Analisis Kinerja dan Ekonomi Sistem Pompa Air Tenaga Surya Skala Laboratorium
Usman 1 , Alang Sunding 2 , Akbar Naro Parawangsa 3
1 Program Studi Teknik Listrik, Politeknik Bosowa
2,3 Program Studi Perawatan dan Perbaikan Mesin, Politeknik Bosowa Jln. Kapasa Raya, No. 23, KIMA-Makassar 90245, Indonesia E-mail : usman@politeknikbosowa.ac.id 1 , alang.sunding@bosowa.co.id 2 , akbar.naro@bosowa.co.id 3

## Abstrak
Ketergantungan  radiasi  matahari  dalam  menghasilkan  energi  listrik  oleh  photovoltaic  (PV)  akan memberikan dampak pada kinerja Sistem Pompa Air Tenaga Surya (SPATS), selain karena SPATS ini terdiri dari berapa komponen dengan karakteristik yang berbeda pula. Dengan demikian dalam penelitian ini akan menguji kinerja serta melakukan analisis ekonomi dari SPATS. Untuk mencapai tujuan tersebut dilakukan pengukuran data yang dimulai pada pukul 09.00 sampai dengan pukul 16.00. Data  tersebut adalah radiasi matahari, tegangan dan arus PV/pompa dan waktu yang dibutuhkan untuk mengisi wadah dengan volume tertentu. Analisis data dilakukan dengan menggunakan persamaan-persamaan yang telah ditentukan sebelumnya serta melakukan perbandingan dengan penelitian lainnya. Hasil yang didapatkan bahwa  debit  air  yang  dihasilkan oleh  SPATS  akan  sebanding  dengan  radiasi  matahari,  sebagai  akibat produksi energi listrik yang dihasilkan oleh PV. Efisiensi pompa dan sistem sebanding dengan radiasi matahari. Fenomena ini merupakan efek dari ketergantungan debit air terhadap radiasi matahari. Hasil analisis ekonomi yang dilakukan didapatkan bahwa harga energi listrik yang dibangkitkan oleh  SPATS relatif murah dan biaya air untuk setiap m 3 berbanding  terbalik dengan debit air yang dihasilkan oleh pompa.
Kata Kunci: pompa tenaga surya, photovoltaic, analisis ekonomi

## Abstract
The dependence of solar radiation in generating electricity by photovoltaic (PV) will have an impact on the  Photovoltaic  Water  Pump  System  (PVWPS)  performance,  besides  The  PVWPS  consists  many components with different characteristics. Thus this research will investigation the performance conduct economic  analysis  of  PVWPS.  To  achieve  that  objective  measurement  of  data  starting  at  09.00  until 16.00. The data are solar radiation, voltage and current of PV/pump and the time required to fill the container with a certain volume. Analysis data is using the equations that have been predetermined and comparison other research. The results obtained that the water discharge generated by PVWPS will be proportional  to  solar  radiation,  as  a  result  the  production  of  electricity  generated  by  PV.  The  pump efficiency and  system  is proportional  to  solar  radiation.  This phenomenon is  the effect of water debit dependence on solar radiation. The result of economic analysis is the price of electricity generated by SPATS is relatively cheap and the water cost for every m 3 is inversely proportional to the water discharge generated by the pump.
Keywords : Photovoltaic Water Pump, photovoltaic, economic analysis.

## I. PENDAHULUAN
Pemanfaatan photovoltaic (PV) pada saat ini sebagai sumber  energi  listrik  untuk  pompa  air  masih  tergolong sebagai teknologi baru. Penggunaan teknologi PV sebagai penyedia  listrik  untuk  Sistem  Pompa  Air  Tenaga  Surya (SPATS)  dapat  meminimalkan  ketergantungan  pada listrik  berbasis  diesel,  gas  dan  batu  bara  serta  dapat memberikan  keuntungan  dari  segi  lingkungan  untuk mengoperasikan  pompa  air  konvensional  [1]–[3].  Selain SPATS  daerah  terpencil  cocok  digunakan  untuk penyediaan  air  bersih,  irigasi  dan  peternakan,  dapat mengurangi  penggunaan  bahan  bakar  fosil  yang  terus meningkatnya harganya [4],[5].
SPATS  yang  menggunakan  PV  merupakan  sistem yang  terdiri  dari  komponen  yang  berbeda-beda,  yang dapat dikelompokkan sebagai komponen mekanik, listrik dan  elektronik.  Komponen-komponen  ini  memiliki konstruksi,  cara  kerja  dan  karakteristik  kinerja  yang berbeda  pula.  Sehingga  integrasi  komponen  tersebut untuk membentuk SPATS bisa menyebabkan kinerja yang rendah secara keseluruhan [1].
Kinerja  SPATS  sangat  bergantung  kepada  sinar matahari sehingga tidak dapat beroperasi selama 24 jam. Salah  satu  cara  untuk  mengatasi  keterbatasan  sinar matahari  atau  kondisi  cuaca  pada  SPATS  digunakan baterai  sebagai  penyimpan  energi  akan  tetapi  secara ekonomi dapat menimbulkan peningkatan biaya. Kinerja dari  SPATS  di  antaranya  adalah  efisiensi  pompa  dan
efisiensi  sistem  yang  merupakan  variabel  dari  radiasi matahari. Hal ini memberikan tantangan tersendiri untuk melihat kinerja pompa tersebut maupun secara ekonomi, sehingga dapat memberikan gambaran yang komprehensif mengenai
Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  mendapatkan parameter  kinerja dari  SPATS berupa  debit air, efisiensi pompa  dan  efisiensi  sistem  pada  sistem  dengan head pompa dan konfigurasi panel surya yang tetap. Setelah itu akan dilakukan analisis ekonominya untuk  mendapatkan harga  energi  yang  dibutuhkan  dalam  setiap  m 3 air  yang dihasilkan.
Penelitian-penelitian  sebelumnya  yang  membahas masalah  ini  beberapa  di  antaranya  [6]  mengemukakan bahwa SPATS dengan jenis pompa  Lorentz PS 1800 C- SJ5-12.  Daya  yang  dibutuhkan  pompa  untuk  memompa air dengan debit 3,8 m 3 /jam dengan head 40 m adalah 800 Wp. Untuk harga air, harga yang diterapkan lebih rendah dibandingkan dengan pompa AC konvensional. Penelitian oleh [7] mendapatkan bahwa efisiensi pompa dipengaruhi oleh  daya  masukan  pada  pompa  semakin  besar  daya pompa maka semakin rendah efisiensi pompa sedangkan efisiensi  SPATS  semakin  besar  daya  masukan  maka semakin tinggi pula efisiensinya pada kondisi head yang tetap. Selanjutnya oleh [8] menguji efisiensi terbaik dari SPATS dengan konfigurasi head 1 – 7 m dan didapatkan efisiensi terbaik adalah pada head 3 m. Penelitian lain oleh [9] mendapatkan efisiensi sistem secara keseluruhan yang terbaik  dari  sebuah  SPPV  pada head 2  meter  dengan melakukan pengujian total head 1-4 m.

## II. TINJAUAN PUSTAKA
SPATS  merupakan  suatu  sistem  pompa  air/fluida yang  menggunakan  motor Direct  Current (DC)  untuk menggerakkan pompa. Pompa  secara umum  merupakan suatu alat yang difungsikan untuk memindahkan zat cair dari  tempat  yang  rendah  ke  tempat  yang  lebih  tinggi dengan  cara  menaikkan  tekanan  cairan  tersebut  [8]. Menurut  [1]  pompa  diklasifikasikan  menjadi  2  (dua) berdasarkan  lokasi  pemasangan  dan  tingkat  air  yaitu pompa permukaan ( surface  mounted ) dan pompa dalam ( deep well ). Surface pump mempunyai kemampuan daya hisap  10  ft  –  20  ft  dan submersible pump dirancang, secara  khusus  untuk  PV  memiliki  efisiensi  keseluruhan 30-70%. Berdasarkan sudu-sudu pompa dibagi menjadi 3 (tiga)  yaitu  pompa diaphragm , helical dan sentrifugal. Pompa sentrifugal paling  cocok  untuk head rendah  dan debit  harian  tinggi,  pompa helical sangat  stabil  untuk head yang  tinggi  [10].  Pada  penelitian  ini  digunakan pompa jenis submersible pump Sistem pompa DC secara garis besar diklasifikasikan menjadi  2  (dua)  yaitu battery-coupled  DC  Pump dan direct-coupled DC Pump .[1] Kedua jenis di tunjukan oleh [1].  Dalam  penelitian  ini  akan  menggunakan  sistem direct-coupled DC Pump . Jenis motor DC yang digunakan dalam SPATS adalah jenis Permanent Magnet Brushless DC (PMBDC). Penggunaan motor DC sebagai penggerak pompa memberikan banyak keuntungan, seperti efisiensi sistem  yang  tinggi,  dapat  mereduksi  biaya  dan  kinerja motor baik dengan variasi radiasi matahari [11]–[13].
Kinerja  SPATS  bergantung  pada  parameter  seperti radiasi  matahari  pada  setiap  lokasi,  efisiensi  PV, head , aliran air, kebutuhan air, dan daya hidrolik [14]. Efisiensi array PV ditentukan oleh persamaan berikut :
𝜉 𝑝𝑣 (%) = 𝐸 𝑝𝑣 𝐴 𝑝𝑣 ∙ 𝐸 × 100                                                   (1)
Efisiensi  pompa  merupakan  perbandingan  energi hidrolik pada satuan waktu dengan konsumsi energi yang dibutuhkan  pompa  dalam  waktu  yang  sama,  diberikan oleh :
𝜉 𝑝𝑣 (%) = 𝐶 ℎ ∙ 𝐻 ∙ 𝑉 𝑑 𝐸 𝑝 × 100                                             (2)
Sedangkan efisiensi SPATS diberikan oleh 𝜉 𝑠𝑦𝑠 (%) = 𝜉 𝑝𝑣 ∙ 𝜉 𝑝 (3) Debit  air  merupakan  volume  air  yang  keluar  dari pompa setiap satuan waktu yang diberikan oleh :
𝑄 = 𝑉 𝑡 (4)
Di  mana: 𝐸 𝑝𝑣 ;  energi  listrik  yang  dibangkitkan  oleh PV dalam satuan waktu (Wh), 𝐴 𝑝𝑣 ; luas permukaan PV (m 2 ), 𝐸 ; radiasi matahari (W/m 2 ), 𝐶 ℎ ; konstanta hidrolik (2.725), 𝐻 ; head pompa  (m), 𝑉 𝑑 ;  Volume  pada  satuan waktu  tertentu  (m 3 ), 𝐸 𝑝 ;  energi  yang  dibutuhkan  pompa pada  satuan  waktu  (Wh), 𝜉 𝑝𝑣 ;  efisiensi PV (%), 𝜉 𝑝 ; efisiensi pompa (%), 𝜉 𝑠𝑦𝑠 ; efisiensi SPATS (%), 𝑄 ; debit air (m 3 /s), 𝑉 ; volume air (m 3 ) dan t ; waktu (s)
Selain  kinerja  yang  telah  disebutkan  di  atas  hal  lain yang perlu diperhatikan adalah mengenai analis ekonomi suatu SPATS. Analis ekonomi yang dimaksudkan di sini dibatasi  pada  2  aspek  yaitu  harga  energi  yang dibangkitkan oleh PV untuk menyuplai SPATS dan harga yang  diperlukan  untuk  menaikkan  air  setiap  m 3 . Biaya energi ini menggambarkan biaya yang dibutuhkan untuk membangkitkan 1 kWh energi listrik, sedangkan harga air memberikan  gambaran  berapa  besar  biaya  yang
(a)
(b)
Gambar 1. Sistem pompa DC, (a) Skematis Battery-coupled DC Pump dan (b) Skematis direct-coupled DC Pump
dibutuhkan  oleh  air dalam  setiap  m 3 yang  diangkat oleh SPATS. Menurut [3] Biaya energi ( Cost Of Energy ) terutama ditentukan  oleh  biaya  pemasangan  dan  produksi  energi tahunan. Untuk sistem SPATS, biaya tersebut ditentukan terutama  oleh  PV  dan  pompa  DC  kemudian  biaya pengontrol.  Untuk  COE  PV  sendiri  tergantung  pada radiasi matahari sekitar $ 0,22- $ 0,35 / kWh. COE dari PV biasanya diratakan selama umur sistem (diasumsikan 20-30 tahun), yang dihitung dengan:
𝐶𝑂𝐸 = 𝐼𝐶 × 𝐹𝐶𝑅 + 𝐴𝑂𝑀
𝐴𝑘𝑊ℎ (5) dengan 𝐹𝐶𝑅 = (1 + 𝑖) 𝑛 (1 + 𝑖) 𝑛
− 1 (6)
𝐴𝑘𝑊ℎ = 𝐸𝐹 × 𝑊𝑝 × 𝑃𝑆𝐻
̅̅̅̅̅̅ × 365                                  (7)
Di  mana 𝐼𝐶 ;  biaya  awal  (biaya  komponen), 𝐹𝐶𝑅 ; faktor  pengembalian  modal, 𝐴𝑂𝑀 ;  biaya  operasi  dan pemeliharaan, 𝐴𝑘𝑊ℎ ;  energi  yang  dihasilkan  dalam setahun  (kWh/tahun), 𝑖 ;  faktor  diskon, 𝑛 ;  umur  sistem (tahun), 𝐸𝐹 ; efisiensi PV (%), 𝑊𝑝 ; daya maksimal yang dihasilkan  oleh  PV  dan 𝑃𝑆𝐻 ̅̅̅̅̅̅ ;  waktu  rata-rata  radiasi matahari dalam sehari (jam).
Untuk  menghitung  harga  air  untuk  setiap  m 3 bergantung pada daya yang dibutuhkan oleh pompa serta waktu  yang  dibutuhkan  untuk  memperoleh  air  dalam jumlah 1 m 3 . Harga ini dapat dihitung dengan:
𝐶𝑂𝑊 = 𝑃 × 𝑡
1𝑚 3 (8)
Di mana: 𝐶𝑂𝑊 ; harga air (Rp/m 3 ), 𝑃 ;daya pompa (W) ,dan 𝑡 ; waktu (jam).

## III. METODE
Penelitian  ini  dilakukan  di  Kampus  Politeknik Bosowa. Diagram alir dari penelitian ini di tunjukan oleh Gambar 2 Pengumpulan data didapat dari studi literatur dan  observasi/pengukuran  secara  langsung.  Pengukuran dilakukan  untuk  mengukur  besaran-besaran  yang  di perlukan.  Pengambilan  data  dilakukan  pada  jam  09.00 sampai  dengan  16.00  dengan  rentang  pengambilan  data dilakukan setiap jamnya. Alat dan bahan yang digunakan di sajikan pada Tabel 1
Prosedur  pengambilan  data  yang  dilakukan  pada penelitian  ini  dengan layout seperti  Gambar  3  adalah sebagai berikut:
1. Merangkai alat seperti pada Gambar 3.
2. Pada  jam  08.00  motor  dihidupkan  kemudian mengukur  radiasi  besaran-besaran  meliputi  radiasi matahari,  tegangan  dan  arus  keluaran  pada  PV, tegangan dan arus  masukan pada pompa, dan  waktu yang  dibutuhkan  untuk  mengisi  wadah  yang volumenya 250 l dengan head pompa 2 m. Pemilihan head ini didasarkan pada hasil penelitian sebelumnya. 3. Setelah wadah terisi penuh maka pompa dimatikan.
4. Mengulangi  langkah  2  untuk  setiap  jamnya  sampai dengan pukul 16.00
Tabel 1. Alat dan bahan yang digunakan No.  Alat/bahan Spesifikasi 1.  Pompa DC Voltage : DC 12V,
Current : 5,4A, Temperature max. : 60°C, Daya max. : 60 Watt, RPM : 5.800, Ketinggian max. : 4 meter, Kapasitas air max. : 70 liter/menit, Output : selang 1"
2.  Panel Surya
Modul type : SP-50-M36, type ; Mono cristal silicon , Pmax: 50W, Vmp: 17.6 V, Imax: 2.85 A, Isc: 1.04 A, Voc: 22.5 V, dimension : 700x510 x30 mm, number of cell : 36, temperature range : -45-80 o C
3. DC-DC converter Tipe : Step Down , Tegangan Input : 5-40 Volt, Tegangan Output : 1.2-35 Volt ( Adjustable ), Arus Output : 0.2 - 9A ( Adjustable ), Max . Power Output : 300W,  Suhu operasi : -40 – 85 °C,
4.  Reservoir
Bahan: plastik, Volume 250 l 5. Solar Power Meter Measuring range : 0.1~399.9,1 ~3999W/m2 ,0.1~399.9,1~3999 Btu
/(f2t-h), Resolution : 0.1W/m,0.1 Btu /(ft-h), Accuracy : +/- 10W/m2/+/-3Btu/( f2t-h) or +/-5% of reading (25C), Temperature error
: +/-0.38W/m2/C, +/-0.12Btu/(f2t- h)/C, Response time : 0.25sec,
6 Clamp meter 3/4 Digit, MAX Display : 3999, Over Load Protection, Auto Range , DH : MAX expand of the pincers: 30mm, DCV: 400m/4/40/400/600 Vl%3 •. ACV: 4/40/400V/6001.5%
5%, DCA:400/600A2%5 i. ACA: 400/600A2%.
Gambar 2. Diagram alir penelitian.
Data  yang  diperoleh  dari  hasil  studi  literatur  dan pengukuran  akan  dilakukan  analisis  untuk  memperoleh hasil yang akan dicapai. Tahapan analisis data yang akan digunakan adalah dengan menggunakan persamaan 1 – 8 dengan beberapa asumsi apabila ada besaran yang tidak didapatkan  pada  pengukuran.  Asumsi  tersebut  akan didasarkan  pada  ketentuan-ketentuan  yang  berlaku  atau dari  hasil  penelitian  lainnya.  Setelah  mendapatkan  hasil yang  diinginkan  akan  dibandingkan  dengan  penelitian lain dengan tujuan untuk melakukan proses validasi dari hasil penelitian ini.

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

## Kinerja SPATS
Hasil  pengukuran  yang  dilakukan  di  sajikan  pada Tabel 2 di bawah ini. Berdasarkan tabel ini dapat dilihat bahwa waktu yang dibutuhkan oleh pompa untuk mengisi wadah  akan  lebih  cepat  dengan  radiasi  matahari  yang tinggi.  Fenomena  ini  sebelumnya  telah  disajikan  dalam hasil penelitian oleh [8], [15]. Kedua hasil penelitian ini memberikan informasi bahwa debit air sebanding dengan kenaikan radiasi matahari. Kenaikan radiasi matahari ini akan  menghasilkan  energi  listrik  yang  besar  untuk digunakan  oleh  pompa  DC  seperti  yang  di  tunjukan Gambar 4.
Tabel 2. Hasil pengukuran No.  Jam E (W/m 2 ) PV Pompa t (s) V (V) I (A) V (V)  I (A) 1 09.00 887 13.3 3.3 11.7 3.3 426 2 10.00 994 15.2 4.3 11.9 3.5 359 3 11.00 1046 16.5 4.9 12 4.9 231 4 12.00 1082 16.7 5.0 12.2 5 192 5 13.00 1071 16.2 4.9 12.1 4.9 204 6 14.00 1024 16.0 4.8 12 4.8 245 7 15.00 924 14.8 3.2 11.8 3.3 398 8 16.00 864 12.6 2.6 11.7 2.6 529 Rata-rata 987 15.16  15.2 4.1 11.9 323
Tabel  3  merupakan  parameter  kinerja  dari  SPATS yang  dihitung  dengan  menggunakan  persamaan  1  –  4. Berdasarkan  tabel  ini  dapat  dilihat  bahwa  efisiensi  dari PV (𝜉 𝑝𝑣 ) berkisar dari 5% - 11% tergantung pada jumlah radiasi  matahari  yang  menimpa  permukaan  PV. Berdasarkan data sheet PV yang digunakan yaitu sebesar 12%  pada  kondisi  standar  pengujian  dengan  radiasi matahari 1000 W/m 2 . Hasil perhitungan yang didapatkan
berdasarkan Tabel 2 didapatkan perbedaan pada kondisi dengan radiasi matahari di atas 1000 W/m 2 adalah sebesar 3.42%.
Tabel 3. Efisiensi SPATS No. Jam E (W/m2) 𝜉 (%) PV P Sistem 1 09.00 887 7.07 29.11 2.06 2 10.00 994 9.39 34.54 3.24 3 11.00 1046 11.04 53.51 5.91 4 12.00 1082 11.02 64.51 7.11 5 13.00 1071 10.59 60.72 6.43 6 14.00 1024 10.71 50.54 5.41 7 15.00 924 7.32 31.10 2.28 8 16.00 864 5.42 23.40 1.27 Rata-rata 986.5 9.07 41.76 3.99 Efisiensi  pompa (𝜉 𝑝 ) berkisar  antara  23%  -  64% dengan  rata-rata  sebesar  41.13%.  sama  halnya  dengan efisiensi PV (𝜉 𝑝𝑣 ) , berdasarkan Tabel 3 di atas nilainya sangat dipengaruhi oleh radiasi matahari. Semakin tinggi radiasi matahari maka energi yang diterima oleh pompa semakin  besar  yang  akan  menyebabkan  waktu  yang dibutuhkan  untuk  mengisi  wadah  semakin  cepat  seperti pada Tabel 2. Waktu yang cepat ini menandakan bahwa debit air itu sendiri menjadi besar. Berdasarkan literatur [1]  bahwa  efisiensi  SPATS  berkisar  30%  -  70%. Sedangkan  hasil  dari  [16]  menggunakan  tipe  PV  yang sama yaitu mono crystal efisiensinya mencapai 45.38 % lebih rendah 4.62 % dari hasil yang didapatkan. Kinerja dari  SPTAS  ini  telah  memenuhi  ketentuan  tersebut. Sedangkan  efisiensi  sistem  secara  keseluruhan  rata-rata sebesar  3.99%  dengan  kondisi  tertinggi  yaitu  sebesar 6.82%.  Dibandingkan  dengan  referensi  [14]  dengan menggunakan PV sebesar 1300 Wp dengan head pompa 10 m, 15 m, 20  m, 25 m dan 30 m didapatkan rata-rata efisiensi  sistem  sebesar  4.3%.  Apabila  dibandingkan dengan  [16]  efisiensi  rata-rata  SPATS  ini  lebih  rendah 6.56  %.  Rendahnya  efisiensi  sistem  dari  SPATS  ini dipengaruhi oleh rendahnya efisiensi dari PV.
Gambar  5  menunjukkan  efek  radiasi  matahari terhadap kinerja SPATS yaitu efisiensi. Ketiga  efisiensi yaitu  efisiensi  PV (𝜉 𝑝𝑣 ) ,  efisiensi  pompa (𝜉 𝑝 ) ,  dan efisiensi sistem, (𝜉 𝑠𝑦𝑠 ) , dipengaruhi oleh radiasi matahari (W/m 2 )  sama  halnya  dengan  penelitian  [6].  Efisiensi pompa mengalami kenaikan yang signifikan dari efisiensi yang  lainnya  terhadap  kenaikan  radiasi  matahari.
Gambar 3. Layout pengambilan data.
Gambar 4. Perbandingan radiasi matahari terhadap debit air.
Efisiensi  pompa  mengalami  rata-rata  kenaikan  sebesar 5.86%,  sedangkan  efisiensi  PV  dan  efisiensi  sistem masing-masing  sebesar  0.80%  dan  0.79%.  Efisiensi pompa  cenderung  meningkat  pada  kondisi  radiasi matahari lebih dari 1000 W/m 2 .
Gambaran  kinerja  SPATS  yang  dijelaskan  di  atas sejalan  dengan  referensi  [17]  yang  menyatakan  bahwa SPTAS  bergantung  pada  beberapa  faktor  di  antaranya ketersediaan radiasi matahari pada lokasi, Total Dynamic Head (TDH) dan energi hidrolik.
Beberapa  keuntungan  yang  dapat  diperoleh  dari SPATS  ini  adalah  biaya  operasi  dan  pemeliharaan, pemeliharaan, dan pencemaran lingkungan yang rendah, pemasangan  yang  lebih  cepat  dan  mudah  dipindahkan. Akan  tetapi  yang  menjadi  kendalanya  itu  adalah  biaya awal  yang  mahal  dan  ketergantungan  pada  radiasi matahari  yang  lebih  tinggi  [18].  Dengan  kelebihan  dan keuntungan tersebut SPATS sangat cocok diimplementasikan  di  daerah  yang  terpencil  yang mempunyai potensi radiasi matahari dan tidak terjangkau oleh listrik, aplikasi untuk irigasi, peternakan atau untuk penyediaan air bersih.

## Analisis Ekonomi
Untuk  melakukan  analisis  ekonomi  dibutuhkan perkiraan  energi  listrik  yang  dibangkitkan  oleh  PV selama  setahun.  Dengan  menggunakan  persamaan  7,  di mana lama penyinaran matahari yang efektif dalam sehari adalah 8 jam didasarkan pada [19], daya maksimal yang dapat dibangkitkan berdasarkan spesifikasi PV (Tabel 1) adalah  50  Wp,  karena  menggunakan  2  keping  maka dayanya  adalah  100  Wp  dan  efisiensi  PV  berdasarkan Tabel  3  adalah  8.48  %.  Sehingga  estimasi  energi  listrik yang  dihasilkan  dalam  setahun  adalah  sebesar  2476.16 kWh.
Tabel 4. Parameter perhitungan harga energi No. Parameter Nilai/Harga 1 PV Rp. 1,075,000.- Pompa Rp. 510,000.- 2 DC-DC converter Rp. 365,000.- 3 Faktor diskon 4.25 [20] 4 Umur sistem 20 tahun [3] 5 OM -
Perhitungan COE membutuhkan parameter- parameter  seperti  yang  disajikan  pada  Tabel  4. Berdasarkan tabel tersebut didapatkan 𝐹𝐶𝑅 sebesar 1.77 dengan  menggunakan  persamaan  6.  sehingga  COE didapatkan  sebesar  Rp  2162.17  atau  $  0.17.  apabila dibandingkan dengan [3] harga ini lebih murah 22.72 %. Perbedaan  ini  dipengaruhi  oleh  menurunnya  harga  PV seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 6 [21]
Tabel 5 menyajikan perhitungan biaya air pada setiap jamnya. Berdasarkan tabel tersebut terlihat bahwa biaya air  akan  dipengaruhi  oleh  besar  kecilnya  debit  air  (l/s). Debit  air  yang  tinggi  akan  menyebabkan  permintaan energi  listrik  (kWh)  akan  menjadi  rendah  karena  waktu yang  dibutuhkan  untuk  proses  pengisian  wadah  air sampai  mencapai  volume  tertentu  akan  menjadi  lebih singkat  dibandingkan  dengan  kondisi  dengan  debit  air yang rendah. Biaya yang dibutuhkan untuk mengangkat air setiap 1 m 3 rata-rata Rp. 34.40
Tabel 5. Perhitungan biaya air.
No. Jam E (W/m2) Q (m 3 /jam) Ep (kWh) Biaya air (Rp/m 3 ) 1 09.00 887 2.115 0.018 39.47 2 10.00 994 2.510 0.017 35.88 3 11.00 1046 3.888 0.015 32.70 4 12.00 1082 4.680 0.013 28.18 5 13.00 1071 4.417 0.013 29.02 6 14.00 1024 3.672 0.016 33.92 7 15.00 924 2.260 0.017 37.25 8 16.00 864 1.700 0.018 38.69 Rata-rata 987 3.155 3.155 34.40
Gambar 7 menyajikan hubungan antara debit air yang dihasilkan  oleh  SPATS  terhadap  daya  pompa  yang dibutuhkan dan biaya yang dibutuhkan oleh air setiap m 3 . Gambar  ini  memberikan  gambaran  bahwa  harga  air sebanding  dengan  daya  pompa  yang  dibutuhkan  akan tetapi  berbanding  terbalik  dengan  debit  air.  Kenaikan rata-rata  debit  air  0.426  m 3 /jam  akan  menyebabkan penurunan  biaya  air  rata-rata  sebesar  1.5  Rp/m3, sedangkan  energi  listrik  yang  dibutuhkan  oleh  pompa akan mengalami penurunan rata-rata sebesar 0.001 kWh.
Melihat  fakta  yang  disajikan  di  atas  SPTAS  ini mempunyai prospek yang baik untuk dikembangkan dan dimanfaatkan. Hal ini didukung dengan radiasi matahari yang  cukup  memadai  di  Indonesia  yang  mencapai  4,8
Gambar 5. Perbandingan radiasi matahari terhadap efisiensi.
Gambar 6. Penurunan harga produksi panel surya ($/Wp)
kWh/m 2 /hari  serta  potensi  energi  matahari  yang mencapai 1,2 x 109 MW [22]. Kemudian umur rata-rata SPATS berdasarkan umur pompanya bekisar 15-20 tahun [6].

## V. PENUTUP

## Kesimpulan
Hasil  pengujian  kinerja  SPATS  memberikan  hasil bahwa debit air yang dihasilkan dipengaruhi oleh radiasi matahari,  sedangkan  efisiensi  pompa  dan  sistem sebanding  dengan  radiasi  matahari.  Hasil  analisis ekonomi  didapatkan  bahwa  harga  energi  listrik  yang dihasilkan dari SPATS relatif murah dan biaya air untuk setiap m 3 memiliki perbandingan terbalik dengan debit air yang  dihasilkan.  Dengan  demikian  SPATS  ini  dapat dikembangkan  pada  daerah  yang  mempunyai  potensi energi  matahari,  baik  untuk  kepentingan  pertanian, peternakan  atau  bahkan  untuk  penyediaan  air  bersih. Selain  karena  kinerjanya  yang  cukup  baik,  SPATS  ini ditunjang dengan harga air yang dihasilkan sangat murah.

## Saran
Penelitian  ini  masih  bersifat/berskala  laboratorium sehingga perlu dikembangkan ke sistem yang lebih besar lagi  dengan  pengukuran  yang  lebih  detail  dan real  time menggunakan alat ukur yang memiliki sistem data loger sehingga semua besaran yang diukur dapat direkam secara langsung.  Dengan  menggunakan  metode  ini  akan dihasilkan kajian yang lebih komprehensif.

## Ucapan Terima Kasih
Pada  kesempatan  ini  penulis  mengucapkan  terima kasih  kepada  Achmad  Afandi  dan  Zulkarnain  Agung yang  telah  membantu  dalam  proses  pengambilan  dan pencatatan data yang dibutuhkan.

## VI. DAFTAR PUSTAKA
[1]  V.  C.  Sontake  and  V.  R.  Kalamkar,  “Solar photovoltaic water pumping system - A comprehensive  review,” Renew.  Sustain.  Energy Rev. ,  vol.  59,  no.  Supplement  C,  pp.  1038–1067, 2016.
[2]  G. Li, Y. Jin, M. W. Akram, and X. Chen, “Research and  current  status  of  the  solar  photovoltaic  water pumping  system  –  A  review,” Renew.  Sustain. Energy  Rev. ,  vol.  79,  no.  Supplement  C,  pp.  440– 458, 2017.
[3]  R.  Foster,  M.  Ghassemi,  and  A.  Cota,  “Solar Energy,”  in Renewable Energy and The
Environment , M. Ghassemi, Ed. CRC Press, 2009.
[4]  M.  Abu-Aligah,  “Design  of  Photovoltaic  Water Pumping  System  and  Compare  it  with  Diesel Powered Pump.,” Jordan J. Mech. Ind. Eng. , vol. 5, no. 3, 2011.
[5]  A.  A.  Ghoneim,  “Design  optimization  of photovoltaic  powered  water  pumping  systems,” Energy  Convers.  Manag. ,  vol.  47,  no.  11–12,  pp. 1449–1463, 2006.
[6]  E.  Kumolosari,  A.  A.  Setiawan,  and  K. Suryopratomo, “Evaluasi Komparatif Sistem Suplai
Air Bersih Tenaga Listrik dengan Tenaga Surya di Daerah Terpencil (Studi Kasus di Desa Mangunan, Kecamatan Dlingo, Kabupaten Bantul),” Teknofisika , vol. 2, no. 3, pp. 61–68.
[7]  M. Benghanem, K. O. Daffallah, S. N. Alamri, and A. A. Joraid, “Effect of pumping head on solar water pumping  system,” Energy  Convers.  Manag. ,  vol. 77, 2014.
[8]  A.  N.  Parawangsa  and  S.  Himran,  “Analisis Efisiensi Terbaik Pada Instalasi Panel SuryaDengan Unit  Motor-Pompa  DC,”  in Seminar  Nasional Rekayasa Material, Sistem manufaktur dan Energi , 2012, p. III-7-III-11.
[9]  Usman, F. Azis, and A. Afandi, “Pengujian Kinerja Sistem  Pompa  Air  Photovoltaic,”  in Seminar Nasional  Teknik  Elektro  dan  Informatika  (SNTEI) 2017 , 2017, pp. 1–6.
[10]  B.  D.  Vick  and  R.  N.  Clark,  “Determining  the optimum solar water pumping system for domestic use, livestock watering or irrigation.”
[11]  R.  Parajuli,  G.  R.  Pokharel,  and  P.  A.  Østergaard, “A  comparison  of  diesel,  biodiesel  and  solar  PV- based water pumping systems in the context of rural Nepal,” Int.  J.  Sustain.  Energy ,  vol.  33,  no.  3,  pp. 536–553, 2014.
[12]  N. Chandrasekaran and K. Thyagarajah, “Comparative  study  of  photovoltaic  pumping system  using  a  DC  motor  and  PMDC  motor,”  in Advances in Engineering, Science and Management (ICAESM),  2012  International  Conference  on , 2012, pp. 129–132.
[13]  M.  Kolhe,  J.  C.  Joshi,  and  D.  P.  Kothari, “Performance  analysis  of  a  directly  coupled photovoltaic  water-pumping system,” IEEE Trans. Energy Convers. , vol. 19, no. 3, pp. 613–618, 2004.
[14]  A.  Boutelhig,  S.  Hanini,  and  A.  Hadj  Arab, “Performances’ investigation of different photovoltaic  water pumping system configurations for proper matching the optimal location, in desert area,” Energy  Convers.  Manag. ,  vol.  151,  no. Supplement C, pp. 439–456, 2017.
[15]  Usman, F. Azis, and A. Afandi, “Pengujian Kinerja Sistem  Pompa  Air  Photovoltaic,”  in Seminar Nasional  Teknik  Elektro  dan  Informatika  (SNTEI) 2017 , 2017, pp. 1–6.
[16]  C. E. C. Nogueira, J. Bedin, R. K. Niedzialkoski, S. N.  M.  de  Souza,  and  J.  C.  M.  das  Neves, “Performance of monocrystalline and polycrystalline  solar  panels  in  a  water  pumping system in Brazil,” Renew. Sustain. Energy Rev. , vol.
Gambar 7. Perbandingan debit air terhadap daya pompa dan harga air
51, pp. 1610–1616, Nov. 2015.
[17]  S. S. Chandel, M. Nagaraju Naik, and R. Chandel, “Review  of  solar  photovoltaic  water  pumping system  technology  for  irrigation  and  community drinking  water  supplies,” Renew.  Sustain.  Energy
Rev. ,  vol.  49,  no.  Supplement  C,  pp.  1084–1099,
2015.
[18]  D. H. Muhsen, T. Khatib, and F. Nagi, “A review of photovoltaic  water  pumping  system  designing methods, control strategies and field performance,” Renew. Sustain. Energy Rev. , vol. 68, no. Part 1, pp. 70–86, 2017.
[19]  S.  Hamdi,  “Mengenal  Lama  Penyinaran  Matahari Sebagai  Salah  Satu  Parameter  Klimatologi,” Ber. Dirgant. , vol. 15, no. 1, 2014.
[20]  TRADING ECONOMICS, “Economic Indicators,” TRADING ECONOMICS , 2018. [Online]. Available: https://tradingeconomics.com/.
[Accessed: 02-Feb-2018].
[21]  D. J. Friedman, R. L. Mitchell, B. M. Keyes, W. I. Bower,  R.  King,  and  J.  A.  Mazer,  “PV Manufacturing R&D Project
Status and
Accomplishments  Under  ‘in-Line  Diagnostics  and Intelligent  Processing’  and  ‘Yield,  Durability  and Reliability,’”  in 2006  IEEE  4th  World  Conference on  Photovoltaic  Energy  Conference ,  2006,  vol.  2, pp. 2502–2505.
[22]  Administrator, “Matahari  Untuk  PLTS  di Indonesia,” Kementrian  ESDM ,  2012.  [Online].
Available: http://www3.esdm.go.id/berita/56- artikel/5797-matahari-untuk-plts-di-indonesia- .html?tmpl=component&print=1&page=. [Accessed: 24-Jun-2016].