## PERENCANAAN PLTS OFF GRID DI DESA TOLONUO SELATAN  KECAMATAN TOBELO UTARA KABUPATEN HALMAHERA UTARA

## M. Yunus Hi. Abbas, Achmad P. Sardju *
Prodi Teknik Elektro, Universitas Khairun, Ternate, Indonesia
Article history Received
Received in revised form Accepted
*Corresponding author myunus2007@gmail.com Graphical abstract
Abstract - Electrical energy continues to increase along with the increasing number of human population  and  the  more  modern  human  lifestyle is  one  of  the  causes  of  energy consumption. The use of several electrical and electronic equipment to support the needs of society in today's modern era. Electrical energy is one of the main human needs in supporting people's daily lives, especially the upper middle class, therefore this need must be fulfilled and its utilization must be used efficiently. The PV mini-grid system requires a very large cost for a village scale from an economic point of view. Apart from the very large initial investment cost of Rp.2. 189.50 0.000,-, in general, if the infrastructure is improved, tourists will use higher electricity consumption, so that the area can improve the economy and village welfare. type of quantitative research. The quantitative  aspect  of  this  study  is  the  collection  of  primary  data  regarding  daily  electrical energy  needs  in  South  Tolonuo  Village  using  interviews  and  field  observations.  The  daily energy requirement in South Tolonuo Village is 97 kWh/day or 97,000 Wh/day. To determine the peak power of PLTS, Global Horizontal Irradiance (GHI) data is required.
Keywords: PV mini-grid, Tolonuo Village, battery, Solar Panel

## Abstrak
Abstrak- Energi  listrik  terus  meningkat  seiring  dengan  bertambahnya  jumlah  populasi manusia  dan  pola  hidup  manusia  yang  semakin  modern  menjadi  salah  satu  penyebab meningkatnya konsumsi energi. Penggunaan beberapa peralatan listrik dan elektronika untuk menunjang  kebutuhan  masyarakat  di  era  modern  saat  ini.  Energi  listrik  menjadi  salah  satu kebutuhan  utama  manusia  dalam  menunjang  aktifitas  kehidupan  masyarakat  sehari-hari khususnya  kalangan  masyarakat  menengah  ke  atas,  oleh  karena  itu  kebutuhan  ini  harus tercukupi  dan  pemanfaatannya  harus  digunakan  secara  efisien.  Sistem  PLTS  membutuhkan biaya yang sangat besar untuk skala desa dari segi ekonomis. Selain dari biaya investasi awal yang sangat besar yaitu Rp.2. 189.50 0.000,-, pada umumnya bila infrastruktur dibenahi maka wisatawan  akan  datang  sehinga  semakin  tinggi  pemakaian  listrik,  sehingga  daerah  tersebut dapat  meningkatkan  ekonomi  dan  kesejaterhaan  desa.jenis  penelitian  kuantitatif.  Adapun aspek kuantatif pada penelitian ini yaitu pengumpulan data primer mengenai kebutuhan energi listrik  harian  di  Desa  Tolonuo  Selatan  menggunakan  wawancara  dan  observasi  lapangan. Kebutuhan energi harian yang ada di Desa Tolonuo Selatanyaitu sebesar 97  kWh/hari atau 97.000 Wh/hari Untuk menentukan daya puncak dari PLTS diperlukan data Global Horizontal Irradiance (GHI) .
Kata Kunci : PLTS, Desa Tolonuo, baterai, Panel Surya
© 2022 PenerbitFakultas Teknik Unkhair. All rights reserved
Mataha ri 1 1 Panel Surya Battery Inverter Beban 1 1 1 1
1 1

## 1. PENDAHULUAN
Energi  listrik  terus  meningkat  seiring  dengan  bertambahnya  jumlah  populasi  manusia  dan  pola  hidup manusia  yang  semakin  modern  menjadi  salah  satu  penyebab  meningkatnya  konsumsi  energi.  Penggunaan beberapa  peralatan  listrik  dan  elektronika  untuk  menunjang  kebutuhan  masyarakat  di  era  modern  saat  ini mengalami peningkatan seiring dengan berkembangnya teknologi, sehingga penggunaan energi listrik menjadi salah  satu  kebutuhan  utama  manusia  dalam  menunjang  aktifitas  kehidupan  masyarakat  sehari-hari  khususnya kalangan  masyarakat  menengah  ke  atas,  oleh  karena  itu  kebutuhan  ini  harus  tercukupi  dan  pemanfaatannya harus digunakan secara efisien.
Pada  umumnya  energi  listrik  yang  disuplay  bahan  bakar  fosil.  Bahan  bakar  fosil  berasal  dari  sisa-sisa mikroorganisme  atau  jasad  renik  yang  mengalami  pembusukan  yang  terbentuk  selama  jutaan  tahunlalu, sehinggabahanbakarfosiltergolongkedalamsumberdaya  alam  yang  tidak  dapat  diperbaharui  ( unrenewable resources ) yang suatu saat jumlahnya akan habis.
Masyarakat desa Tolonuo Selatan dalam memenuhi kebutuhan listriknya dilakukan secara mandiri dengan menggunakan genset, dengan berbahan bakar bensin dan solar. Harga kedua bahan bakar tersebut sangat mahal sehingga masyarakat setempat merasa sangat terbebani akan hal tersebut, dan pada waktu tertentu ketersediaan bahan  bakar  tersebut  tidak  terpenuhi  karena  harus  di  suplai  dari  kota  Tobelo,  dalam  kondisi  tersebut  maka genset  tidak  dapat  di  operasikan.  Dalam  hal  ini  masyarakat  setempat  sangat  mengharapkan  agar  adanya kepedulian  pemerintah  kota  dengan  menyediakan  listrik  untuk  memenuhi  kebutuhan  mereka  baik  kebutuhan rumah tangga maupun kebutuhan lainnya.

## 2.  METODE
Penelitian  ini  adalah  jenis  penelitian  kuantitatif.Adapun  aspek  kuantatif  pada  penelitian  ini  yaitu pengumpulan  data  primer  mengenai  kebutuhan  energi  listrik  harian  di  Desa  Tolonuo  Selatan  menggunakan wawancara dan observasi lapangan.Penelitian ini dilakukan di Desa Tolonuo Selatan Kecamatan Tobelo Utara Kabupaten Halmahera Utara.

## DesainSistem
Langkah  awal  dalam  sistem  perencanaan  PLTS  off  grid  berdasarkan  gambar  1.  Yaitu  dengan  cara mengumpulkan  data  beban  dan  pada  waktu  yang  beroperasisetelah  dari  semua  data  yang  di  kumpulkan  dari hasil  survey.  Menghitung  jumlah  modul  adalah  perhitungan  yang  bertujuan  untuk  untuk  menentukan  berapa jumlah mudul yang akan terhubung seri dan paralel. Berdasarkan standar jumlah modul yang akan terhubung seri dan paralel dengan menggunakan rumus

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## GambaranUmumLokasi PLTMH
Pulau Tolonuo secara administratif berada wilayah Kecamatan Tobelo Utara, Kabupaten Halmahera Utara, Provinsi Maluku Utara. Secara geografis berada pada koordinat 0 ’ ” LS dan 0 ’ ” BT dengan luas  Ha. Pulau Tolonuo merupakan pulau berpenduduk, terdapat 2 Desa di Pulau Tolonuo yaitu Desa Tolonuo Utara dan Desa Tolonuo Selatan, Desa Tolonuo Utara biasa disebut sebagai Desa Inti dan Desa Tolonuo Selatan disebut Desa Pemekaran.  Dahulu  kala  Pulau  Tolonuo  dikenal  sebagai  Pulau  Tolo  dan  dipimpin  oleh  seorang  tetua  adat, Pulau Tolonuo merupakan pulau yang sudah sejak nenek moyang dihuni secara turun temurun oleh suku Galela dan Tobelo. Arti nama Tolonuo berasal dari kata Tolo dan Nuo, dengan arti Tolo = Suara Gendang/ bunyi- bunyian  (bahasa  Ternate)  dan  Nuo  =  Pulau.  Rata-rata  penduduk  yang  menghuni  pulau ini  merupakan  warga asli  pulau  dan  terdapat  pendatang  yang  berasal  dari  Suku  Makeang  di  Ternate.Bahasa  sehari-hari  yang digunakan adalah bahasa Tobelo Galela dan Bahasa Indonesia.

## Desain Sistem PLTS Terpusat
Dalam perencanaan sistem PLTS terpusat terdapat beberapa tahapan, namun secara garis besar terbagi menjadi 2 bagian yaitu menentukan kebutuhan energi serta menentukan sistem kelistrikan PLTS.
Gambar 1. DesainSistem PLTS Terpusat

## Analisis Data
Sedangkan fasilitas umum di Desa Tolonuo Selatan yaitu :
Tabel 1 Daftar fasilitas umum No Fasilitas Jumlah 1 Rumah Tinngal 157 2 Mesjid 1 3 Gereja 1 4 Sekolah Dasar 1
Fasilitas yang terdapat di Desa Tolonuo Selatan belum juga terlistriki sampai saat ini.Dan hasil wawancara dan observasi lapangan maka dibuatlah proyeksi kebutuhan energi listrik di Desa Tolonuo Selatan.Dalam penelitian ini  proyeksi  kebutuhan  listrik  baru  ditunjukan  untuk  fasilitas  umum  dan  rumah  tinggal. Adapunproyeksikebutuhan energy listrikDesaTolonuo Selatansebagaiberikut:
Tabel 2 ProfilBebanhariandanBebanPuncak
Gambar 2 PlotingKurvaBebanHariandanBebanPuncakDesaTolonuo Selatan
Sistem Sizing PLTS
1. Menentukan Kebutuhan Energi Harian
Kebutuhan  energi  harian  yang  ada  di  Desa  Tolonuo  Selatanyaitu  sebesar  97    kWh/hari  atau  97.000 Wh/hari seperti yang terdapat pada tabel 4.2.
2. Perhitungan Daya Puncak PLTS
Untuk  menentukan  daya  puncak  dari  PLTS  diperlukan  data Global  Horizontal  Irradiance (GHI) . Berdasarkan  tabel  4.3  dan  gambar  4.4  GHI  di  Desa  Tolonuo  Selatanyaitu  sebesar  5,89 kWh/m 2 /hari. Sehingga besarnya daya puncak PLTS adalah
𝑘 W (peak) PLTS= Total Kebutuhan Energi Harian (kW) Iradiasi (kWh/m2)
kW (peak) PLTS=
97 5.431 =17,860 kWp
Dengan mempertimbangkan losses system sebesar 15 % sampai 25% maka :
kW (peak) PLTS=17,860+ ( 0,25 x 17,860 ) = 22,325 kWp maka daya puncak PLTS adalah sebesar 22kWp.
Gambar 3 Tampilan Global Horizontal Irradiation
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Be ba n (W at t) Jam Profil Beban Harian

## Rumah Tangga, Fasilitas Umum dan Sosial
3. Memilih modul surya dan menghitung luas area efektif yang dibutuhkan pada penelitian ini modul  surya yang digunakan adalah modul surya  yang di produksi oleh  Longi Solar, dengan spesifikasi sebagai berikut :
Tabel 3 Spesifikasi Modul PV Model Number LR4-60HPH-365M Testing Condition STC NOCT Maximum Power (Pmax) 365 W 270 W Open Circuit Voltage (Voc) 40.7 V 38.0 V Short Circuit Current (Isc) 11.43 A 9.22 A Voltage at Maximum Power (Vmp) 34.2 V 31.6 V Current at Maximum Power (Imp) 10.68 A 8.56 A Module Efficiency 20 (%) Dimension 1755 x 1038 x 35 mm Standard Testing Conditions (STC) 1000 W/m², 25 o C, AM1,5 Nominal Operating Cell Temperature (NOCT) 800 W/m², 20 o C, AM1,5
Luas  area  yang  efektif  adalah  area  khusus  untuk  menempatkan  modul  surya  yang  akan  di  pasang. Penentuan luas area efektif dapat ditentukan dengan menggunakan formulasi:
Area (m 2 )= Daya Puncak PLTS (kWp) Efisiensi Modul Surya dengan efisiensi modul surya adalah:
Efisiensi Modul Surya=
Daya Modul Surya (W) Luas Modul Surya (m2) 1000 ( w m²) ⁄ x 100%
Berdasarkan spesifikasi modul surya pada tabel4.5 maka Efisiensi Modul Surya adalah :
Efisiensi Modul Surya=
365 (W) 1,755 m x 1,038 m 1000 ( w m²) ⁄ x 100% = 200,363 ( W m²)
⁄
1000 ( W m²)
⁄ x 100%
=0,200 x 100% Efisiensi Modul Surya=20 % Sehingga luas area yang efektif adalah :
Area ( m 2 ) = 22 kWp 0,2 =110m 2
111,625  m 2 merupakan  luas  area  modul  surya,  tanpa  memperhitungkan  jarak  antar  rangkaian  modul surya  untuk  instalasi,  perawatan,  pagar  dan  lain-lain,  untuk  mengakomodir  komponen  tersebut  maka luas area efektif dikalikan dua sehingga total luas area yang dibutuhkan adalah :
Luas Area yang dubutuhkan= 110 x 2=220 m 2
Sehingga luas area yang dibutuhkan dalam pemasangan adalah sebesar 220m 2 .
4. Jumlah Modul
Untuk menentukan Jumlah modul yang dibutuhkan dalam perencanaan ini dapat dihitung dengan menggunakan formuslasi berikut ini:
Jumlah Modul= Daya Puncak Modul (Wp) Daya per Modul (Wp)
Jumlah Modul= 220 365 =60,27
Dengan mempertimbangkan faktor cuaca yang tidak dapat diprediksi maka perhitungan tersebut dapat memperhitungkan  cadangan  energi  dengan  memperbesar  kapasitas  daya  dengan  menambahkan  20%- 30% dari jumlah modul surya. Sehingga total jumlah modul surya yang dibutuhkan adalah :
Jumlah Modul= 60,27+ ( 0,2 x 60,27 ) Jumlah Modul = 60,27+12,05=72.32 ≈72 Jumlah modul yang dibutuhkan adalah sebanyak 72 buah, dengan kapasitas total PV Array yaitu : P PVArray = Jumlah Modul x Daya per Modul PV
= 72 x 365 Wp P PVArray = 26.280 Wp Dengan demikian Kapasitas PV Array yaitu 26.280 Wp. Adapun rangkuman dari keseluruhan perhitungan untuk PV sizing yaitu sebagai berikut :
Tabel 4 Rangkuman Hasil Perhitungan PV Sizing and Selection No Uraian Hasil Perhitungan Satuan 1 Luas area yang dibutuhkan 220 m 2 2 Jumlah Modul 72 buah 3 Kapasitas PV Array 26.280 Wp

## 5. Kebutuhan Energi Baterai
Untuk menentukan kebutuhan energi baterai data yang dibutuhkan adalah jumlah hari otonomi.Jumlah hari  otonomi  ditentutkan  berdasarkan  kondisi  awan,  jika  sering  tertutup  awan  seperti  daerah pegunungan  maka  jumlah  hari  otonomi  yang  adalah  3  hari.Dalam  penelitian  ini  jumlah  hari  otonomi yang digunakan yaitu 2 hari karena merupakan daerah pesisir. Adapun perhitungan kebutuhan energi baterai adalah :
Kebutuhan Energi Baterai=Total energi harian x Hari Otonom Kebutuhan Energi Baterai =97.000 x 2= 194.000 Wh
Sehingga 194.000 Wh atau 194 kWh adalah merupakan besaran energi yang akan diambil dari baterai.
6. Kapasitas Daya Beban Maksimum (Wmaks). Berdasarkantabel 4.4 profil beban harian dan beban puncak,maka total beban maksimum yang terjadi di malam hari yaitu sebesar 10.381 Watt.
7. Memilih Inverter
Pemelihan inverter dilakukan dengan mempertimbangkan daya yang dibutuhkan dilakukan dengan menggunakan formulasi sebagai berikut:
Kapasitas Inverter = Wmaks+ ( 25% x Wmaks ) dimana nilai 25% diperuntukan sebagai daya cadangan. Dengan formulasi tersebut perhitungan kapasitas inverter adalah:
Kapasitas Inverter = 10.381+ ( 25% x 10.381 )
= 10.381+ ( 25% x 10.381 )
= 10.381+ ( 2.595,25 )
Kapasitas Inverter = 12.976.25 Watt Nilai ini menyesuaikan dengan kapasitas inverter yang ada di pasaran. Dalam perencangan ini menggunakan  inverter dengan kapasitas 1500 VA, 1200 W dan Tegangan 48 Vdc.
8. Menentukan Jumlah Baterai Untuk menentukan jumlah batarai yang digunakan maka diperlukan data sebegai berikut :
M. Yunus Hi Abbas& Achmad P. Sardju/ JurnalScience and Engineering Vol 5, N0. 1 (2022) 33 - 40
a. Tegangan Kerja Sistem (Vdc)
b. Tegangan Kerja Unit Baterai (Vdc)
c. Kebutuhan energi baterai (Wh)
d. Ampere Hour Baterai
e. Deep of Discharge (DoD)
Berdasarkan data tersebut ditentukan bahwa :
a. Tegangan Kerja Sistem  = 48 Vdc
b. Tegangan Kerja Unit Baterai = 12 Vdc
c. Kebutuhan energi baterai berdasarkan hasil hitung yaitu sebesar 192.000 Wh
d. Ampere Hour Baterai dipilih 200 Ah
e. Deep of Discharge (DoD) adalah 80%
Dengan data tersebut maka dapat dihitung:
1. Jumlah baterai yang terhubung seri
Jumlah Seri Baterai = tegangan kerja sistem (vdc) tegangan kerja unit baterai (vdc) = 48 Vdc 12 Vdc Jumlah Seri Baterai=4 buah
Berdasarkan perhitungan ini maka jumlah baterai yang diserikan berjumlah 4 buah.
2. Jumlah Baterai Yang Terhubung paralel
Jumlah Paralel Batt=
kebutuhan energi dari baterai (wh) tegangan kerja sistem ( vdc ) x Ah baterai x DOD = 194.000 𝑊ℎ 48 𝑉𝑑𝑐𝑥 200 𝐴ℎ𝑥 0,8 = 194.000 𝑊ℎ
7.680
Jumlah Paralel Batt=25.26 ≈26 (dibulatkan ke bawah)
Berdasarkan  perhitungan  diatas  maka  jumlah  baterai  yang  terhubung   paralel  yaitu  26,sehingga  total jumlah baterai yang dibutuhkan adalah :
Total Jumlah Baterai= 4 Seri x 26 Paralel= 104 Buah baterai Jadi baterai yang digunakan yaitu sebanyak 104 buah .
9. Perhitungan Kapasitas Daya dan  SCC
Ditentukan :
1. Daya Puncak = 22kWp atau 22.000Wp
2. Tegangan Kerja Sistem = 48Vdc
3. Kapasitas arus SCC
Total arus SCC adalah:
𝐼 𝑆𝐶𝐶 = 𝐷𝑎𝑦𝑎𝑃𝑢𝑛𝑐𝑎𝑘 𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛𝑆𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚 = 22.000 48 = 458,333 𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑒
Total Arus SCC adalah sebesar 458,333 A. Nilai ini kemudian dibulatkan menjadi 458 A  dengan mempertimbangkan ketersediaan SCC di pasaran.
4. Jumlah SCC yang dibutuhkan adalah :
𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ𝑆𝐶𝐶 = 𝐴𝑟𝑢𝑠𝑆𝐶𝐶 𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠𝑎𝑟𝑢𝑠𝑦𝑔𝑑𝑖𝑝𝑖𝑙𝑖ℎ = 458 100 = 4,58  ≈ 5 𝐵𝑢𝑎ℎ 5. Daya SCC adalah: 𝐷𝑎𝑦𝑎𝑆𝐶𝐶 = 22.000 5 = 4,400 𝑊𝑎𝑡𝑡
Tabel 5. Rangkuman Rancangan PLTS Off-Grid RumahKebun Komponen Parameter Nilai Unit Modul Surya DayaPuncak 22 kWp Luas Area Efektif 220 m 2 Kapasitasdipilih 365 Wp Jumlah 72 Buah Baterai Hari Otonom 2 Hari Kapasitas 194.000 Wh Tegangan 48 Vdc Ampere Hour (AH) 1000 AH DoD 80 % Jumlah 104 Buah Inverter Kapasitas 1200 Watt SCC Jumlah 5 Buah Kapasitas 4.400 Watt

## 4.  KESIMPULAN
Dari  hasilperencanaanpembangkitlistrik  tenaga  surya  off  grid  dapat  di simpulkan  bahwa  total  kebutuhan energi di Desa Tolonuo Selatan adalah sebesar 97.000 kWh/hari dan beban puncak yang terjadi pada jam 18:00 WIT – 00:00 WIT yaitu sebesar 2.780  dan rata-rata radiasi matahari tahunan di Desa Tolonuo Selatan adalah 5,89 kWh/m²/hari.

## UcapanTerimaKasih
Penulis  mengucapkan  Terima  Kasih  dan  Penghargaan  setinggi-tingginya  kepada  FakultasTeknik  yang  telah membiayai penelitian ini.

## References
[1]    Abdul Kodir Al Bahar & Achmad Teguh Maulana,   2018, Perencanaan Dan Simulasi Sistem PLTS Off Grid Untuk Penerangan Gedung Fakultas Teknik UNKRIS. vol. 6, H 97-107
[2]   Andika Cahya Utama, 2019 Analisa Perbandingan Daya Output PLTS Menggunakan   Pantulan Cahaya Kaca Cermin Dan Cahaya Matahari Langsung, H 1-55.
[3]   Bagus Ramadhani, 2018, Instalasi Pembangkit Listrik Tenaga Surya Dos & Don’ts H 1-  227) Bachtiar & Syafik, 2016, Rancangan Implementasi Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS ) Skala   Rumah Tangga Menggunakan Software Homer Untuk Masyarakat Keluruhan Pulau Terong Kecamatan Belakang Padang Kota Batam.
[4]   BPS Kab. Halmahera Selatan, 2016 Halmahera Selatan Dalam Angka, Hal 1-410 Hari  Satryawan, 2018, Perencangan Solar Home system Di Daerah Terpencil Nusa Tenggara Barat, H 1-15.
[5]   Hasnawia  Hasan,  2012  Perancangan  Pembangkit  Litrik  Tenaga  Surya  Di  Pulau  Saugi,Jurnal  Ris.et DanTeknologi Kelautan ( JRTK) vol 10. H 169-180)
[6]   Mahmud Idris, 2019 Rancang Panel Surya Untuk Instalasi Penerangan Rumah Sederhana Daya 900 watt. Jurnal Elektronika, listrik dan teknologi terpan v 1 H 17-22.
[7]  Muhammda Naim, 2017 Rancangan Sistem Kelistrikan PLTS Off Grid 1000 WATT Di Desa Mahalona kecamatan Towuti Jurnal, Ilmia teknik mesin.vol 9 n 1 H 27-32.
[8]   Nino Wananda, 2019, Anlisa Perbandingan Optimasi Pengesian Daya Baterai (ACCU) Pada PLTB. Dan PLTS menggunakan Solar Charger Controler Tipe PWM Dan MPPT,H 1-77.
[9]  Sinaga  Hamdani    2018  Studi  perencaan  pembangunan    pembangkit  listrik  tenaga  surya  studi  kasus  : Samosir.Jurnal Depertemen teknik elektro, H 1-62.