Vol.2, No.1, Agustus 2017
e-ISSN: 2528-4053
Implementasi Energi Surya Sebagai Sumber Suplai Alat Pengering Pupuk Petani Portabel
Solly Aryza 1 , Hermansyah 2 , Andysyah Putera Utama Siahaan 3 , Suherman 4 , Zulkarnain Lubis 5
1,5 Teknik Elektro Universitas Pembangunan Pancabudi Medan
2,3,4 Program Studi Ilmu Komputer, Universitas Pembangunan Pancabudi Medan E-mail : sollyaryzalubis@gmail.com, hermansyan@pancabudi.ac.id, andysyahputerautama@gmail.com

## Abstract
The  energy  from  the  sunlight is  accommodated  and  then  converted  into  electrical  energy. The energy can then be used to run a variety of electronic devices ranging from turning on the lights, moving the motor, and many others. In this research make solar energy as an alternative energy to supply energy to portable fertilizer dryers in overcoming household electrical needs and also help farmers so that no longer need electricity sucked through PLN.
Keywords: Solar cell, Electricity requirement, electricity untapped PLN.

## Abstrak
Energi  dari  sinar  matahari  ditampung  kemudian  dikonversi  menjadi  energi  listrik.  Energi tersebut  nantinya dapat digunakan  untuk  menjalankan berbagai  macam alat elektronik  mulai dari menyalakan lampu, menggerakkan motor, dan masih banyak lagi yang lainnya. Didalam penelitian menjadikan  energi  tenaga  surya  sebagai  energi  alternative  untuk  mensuplai  energi  ke  mesin pengering  pupuk  portabel  dalam  mengatasi  kebutuhan  listrik  rumah  tangga  dan  juga  membantu petani sehingga tidak memerlukan lagi listrik yang tersedot melalui PLN.
Kata Kunci : Solar Sel, Kebutuhan Listrik, Belum Terjamah Listrik PLN.

## 1. PENDAHULUAN
Indonesia bebagai negara tropis mempunyai potensi energi surya yang tinggi dengan radiasi  harian  rata-rata  (insolasi)  sebesar  4,5  kWh/m2/hari  ( Solarex,  1996 ).  Potensi  ini dapat dimanfa-atkan sebagai sumber energi alternatif yang murah dan tersedia sepanjang tahun.  Disamping  itu,  kondisi  geografis  Indonesia  yang  terdiri  dari  ribuan  pulau menyebabkan masih banyaknya daerah terpencil yang belum terjangkau listrik PLN. Oleh karena  itu  penerapan  teknologi  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya  (PLTS)  untuk memanfaat-kan  potensi  energi  surya  yang  tersedia  dilokasi-lokasi  tersebut  merupakan solusi  yang  tepat.  Penerapan  teknologi  tenaga  surya  untuk  kebutuhan  listrik  daerah terpencil dapat dilakukan dengan berbagai macam sistem pembangkit listrik tenaga surya, seperti  pembangkit  listrik  hybrida  yaitu  gabungan  antara  sumber  energi  surya  dengan sumber  energi  lainnya,  yang  paling  umum  adalah  pengga-bungan  energi  surya  dengan energi mesin diesel atau sumber energi mikro-hydro. Sistem tenaga surya lainnya adalah “Solar Home System” (SHS), yang terdiri dari panel modul surya, baterai, alat pengontrol dan  lampu,  sistem  ini  dipasang  pada  masing-masing  rumah  dengan  modul  fotovoltaik dipasang  diatas  atap  rumah.  Sistem  ini  biasanya  mempunyai  modul  fotovoltaik  dengan kapasitas  daya  50  Wp  dimana  pada  radiasi  matahari  rata-rata  harian  4,5  Kwh/m2  akan menghasilkan energi kurang lebih 125 s/d 130 watt-jam. Kendala penerapan SHS adalah
Vol.2, No.1, Agustus 2017
e-ISSN: 2528-4053
harga yang masih relatif mahal untuk masyara-kat terpencil dan miskin. Oleh karena itu perlu  ada  suatu  panduan  dalam  meran-cang,  menghitung  dan  memilih  komponen  yang diperlukan  sehingga  masyarakat tersebut  mampu  membayar  dan  dapat  menikmati  listrik seperti saudaranya yang sudah menikmati listrik, minimal untuk kebutuhan penerangan.
Gambar 1. Ilustrasi Dari Modul Surya

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Sel  surya  atau  juga  sering  disebut  fotovoltaik  adalah  divais  yang  mampu mengkonversi  langsung  cahaya  matahari  menjadi  listrik.  Sel  surya  bisa  disebut  sebagai pemeran utama untuk memaksimalkan potensi sangat besar energi cahaya matahari yang sampai  kebumi,  walaupun  selain  dipergunakan  untuk  menghasilkan  listrik,  energi  dari matahari juga bisa dimaksimalkan energi panasnya melalui sistem solar thermal.
Sel surya dapat dianalogikan sebagai divais dengan dua terminal atau sambungan, dimana  saat  kondisi  gelap  atau  tidak  cukup  cahaya  berfungsi  seperti  dioda,  dan   saat disinari dengan cahaya matahari dapat menghasilkan tegangan. Ketika disinari, umumnya satu.

## 2.1. Struktur Sel Surya
Sesuai dengan perkembangan sains dan teknologi, jenis-jenis teknologi sel surya pun berkembang dengan berbagai inovasi. Ada yang disebut sel surya generasi satu, dua, tiga dan  empat,  dengan  struktur  atau  bagian-bagian  penyusun  sel  yang  berbeda  pula.  Dalam tulisan ini akan dibahas struktur dan cara kerja dari sel surya yang umum berada dipasaran saat ini yaitu sel surya berbasis material silikon yang juga secara umum mencakup struktur dan cara kerja sel surya generasi pertama (sel surya silikon) dan kedua (thin film/lapisan tipis).

## Gambar 2. Ilustrasi Sel Surya Dan Juga Bagian-Bagiannya
Substrat  adalah  material  yang  menopang  seluruh  komponen  sel  surya.  Material substrat  juga  harus  mempunyai  konduktifitas  listrik  yang  baik  karena  juga  berfungsi
Vol.2, No.1, Agustus 2017
e-ISSN: 2528-4053
sebagai kontak terminal positif sel surya, sehinga umumnya digunakan material metal atau logam seperti aluminium atau molybdenum. Untuk  sel surya dye-sensitized  (DSSC) dan sel  surya  organik,  substrat  juga  berfungsi  sebagai  tempat  masuknya  cahaya  sehingga material yang digunakan yaitu material yang konduktif tapi juga transparan sepertii ndium tin oxide (ITO) dan flourine doped tin oxide (FTO).

## 2.2. Material Semikonduktor
Material  semikonduktor  merupakan  bagian  inti  dari  sel  surya  yang  biasanya mempunyai  tebal  sampai  beberapa  ratus  mikrometer  untuk  sel  surya  generasi  pertama (silikon), dan 1-3 mikrometer untuk sel surya lapisan tipis. Material semikonduktor inilah yang  berfungsi  menyerap  cahaya  dari  sinar  matahari.  Untuk  kasus  gambar  diatas, semikonduktor  yang  digunakan  adalah  material  silikon,  yang  umum  diaplikasikan  di industri elektronik. Sedangkan untuk sel surya lapisan tipis, material semikonduktor yang umum  digunakan  dan  telah  masuk  pasaran  yaitu  contohnya  material  Cu(In,Ga)(S,Se)2 (CIGS), CdTe (kadmium telluride), dan amorphous silikon, disamping  material-material semikonduktor  potensial  lain  yang  dalam  sedang  dalam  penelitian  intensif  seperti Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTS) dan Cu2O (copper oxide).
Bagian semikonduktor tersebut terdiri dari junction atau gabungan dari dua material semikonduktor yaitu semikonduktor tipe-p (material-material yang disebutkan diatas) dan tipe-n  (silikon  tipe-n,  CdS,dll)    yang  membentuk  p-n  junction.  P-n  junction  ini  menjadi kunci dari prinsip kerja sel surya.

## 2.3. Metode Sollar Home System
Sistem  PLTS  yang  cukup  besar  penerapannya  di  Indonesia  adalah  Sistem  P  juga sebagai  sistem  penerangan  rumah  secara  individual  (Solar  Home  System)  dan  disingkat SHS.  Pemilihan  sistem  ini  dalam  penerapannya  di  pedesaan  didasarkan  atas  kajian pertimbangan factor-faktor berikut :
• Pola pemukiman antara rumah di desa cukup menyebar
• Sulit untuk mendapatkan transportasi darat atau laut
• Belum memerlukan integrasi dengan pembangkit lain.
• Modular, dan mudah dikembangkan
• Kapasitas kecil sehingga mudah untuk di instalasi
• Harga terjangkau
• Radiasi matahari sebagai sumber energi mencukupi
• Tidak tergantung terhadap BBM
SHS adalah salah satu aplikasi sistem PLTS untuk pelistrikan desa sebagai sistem penerangan rumah secara individual atau desentralisasi dengan daya terpasang relatif kecil yaitu sekitar 48-55 Wp. Jumlah daya sebesar 50 Wp per rumah tangga diharapkan dapat memenuhi  kebutuhan  penerangan,  informasi  (TV  dan  Radio)  dan  komunikasi  (Radio komunikasi). Komponen-komponen utama SHS terdiri dari :
1. Modul fotovoltaic sebagai catudaya yang menghasilkan energi listrik dari masukan sejumlah energi matahari.
e-ISSN: 2528-4053
Gambar 3. Solar Home System
2. Baterai sebagai penyimpan dan pengkondisi energi.
3. Alat  pengatur  energi  baterai  (BCR)  sebagai  alat  pengatur  oomatis,  penjaga kehandalan sistem.
4. Beban listrik seperti lampu TL (DC), saklar, radio, televisi dan lain-lain.
Gambar 4. Sistem Kerja Sel Surya
Gambar 5. Penampakan Tenaga Pengering Pupuk
e-ISSN: 2528-4053
Gambar 6. Sistem Pengering Pupuk

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Perancangan dilakukan untuk menetukan ukuran sel Fotovoltaik dan Baterai untuk sistem  energi  matahari  dengan  kapasitas  maksimum  1000  Watt.  Langkah-langkah perancangan adalah sebagai berikut :
3 .1. Menentukan Arus Beban Total Dalam Ampere-Jam (Ah)
Ampere-jam dari peralatan dihitung dalam DC ampere-jam/hari. Arus beban dapat ditentukan  dengan  membagi  rating  watt  dari  berbagai  alat  yang  menjadi  beban  dengan tegangan operasi sistem PV nominal.
I tot beban DC=Watt/Vop x jam pakai sehari ……..
(1) I tot bebanAC= (Watt/Vopxjam pakai sehari)/0.8 .….. (2)
I tot beban= I tot beban DC +I tot beban AC  .
(3)
Dimana : I tot beban = Arus total beban dalam Ah

## 3.2. Rugi-Rugi Dan Faktor Keamanan Sistem
Untuk  sistem  PLTS  dengan  daya  1000  Watt  ke  bawah,  factor  20%  harus ditambahkan  ke  pembebanan  sebagai  pengganti  rugi-rugi  sistem  dan  untuk  factor keamanan. Oleh karena itu ampere-jam beban yang ditentukan pada langkah 3.1 dikalikan dengan 1,20 sehingga :
Total beban + Rugi & Safety Factor = Itot beban x 1,2…(4)
Vol.2, No.1, Agustus 2017
e-ISSN: 2528-4053

## 3.3 Menentukan Jam Matahari Ekivalen (Equivalent Sun Hours, Esh) Terburuk
Jam matahari ekivalen suatu tempat ditentukan berdasarkan peta insolasi matahari dunia yang dikeluarkan oleh Solarex (Solarex, 1996). Berdasarkan peta insolasi matahari dunia, diperoleh :  ESH untuk Wilayah Sulawesi = 4,5

## 3.4 Menentukan Kebutuhan Arus Total Panel Surya
Arus  total  panel  surya  yang  dibutuhkan  ditentukan  dengan  cara  membagi  ‘Total beban + Rugi-rugi dan safety factor’ dengan ESH.
Itot panel = (Itot beban x1,20)/ESH ……….
(5)

## 3.5 Menentukan Kapasitas Baterai untuk Waktu Cadangan Yang Dianjurkan
Umumnya sistem listrik matahari fotovoltaik dilengkapi dengan baterai penyimpan (Aki) untuk menyediakan energi pada beban ketika beroperasi pada malam hari atau pada waktu  cahaya  matahari  kurang.  Kapasitas  waktu  cadangan  yang  disarankan  bervariasi berdasarkan garis lintang daerah tempat pemasangan panel surya diperlihatkan pada table 1.  (Sumber  :  Solarex,  1996  :  Discover  The  Newest  World  Power,  Frederick  Court, Maryland USA)

## Tabel 1. Hubungan Antara Lokasi Pemasangan Dan Waktu Cadangan Modul
Photovolaik Buatan Solarex
Berdasarkan  peta  insolasi  dunia  (Solarex,  1996),  letak  wilayah  Indonesia  terletak pada 10o LS – 10o LU. Ini berarti bahwa waktu cadangan untuk seluruh wilayah Indonesia, termasuk Sulawesi Tengah, adalah sama yaitu 5 – 6 hari.
Kapasitas Ampere-jam (Ah) Minimum dari baterai dihitung dengan persamaan :
Bateraicap = (Itot beban x 1,2) x trec ..... (6) Dimana : Baterai cap =  kapasitas baterai (Ah) Trec =  waktu cadangan Garis lintang lokasi pemasangan Waktu cadangan 0° – 30° (Utara atau Selatan) 30° – 50° (Utara atau Selatan) 50° – 60° (Utara atau Selatan) 5 – 6 hari 10 – 12 hari 15 hari
Vol.2, No.1, Agustus 2017
e-ISSN: 2528-4053

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan  uraian  tersebut  diatas,  maka  dapat  ditarik  kesimpulan  bahwa  di  desa Pardamean Dusun Gunung Tua Kec.Pahae Jae Kab. Tapanuli Utara Prov.Sumatera Utara layak  menggunakan  energi  tenaga  surya  sebagai  sumber  energi  listrik  untuk  memenuhi kebutuhan  listrik  rumah  tangga  sebagai  penerangan  dimalam  hari  dan  untuk  keperluan lainya.

## 5. SARAN
Hasil dari penelitian ini masih belum sempurna, oleh karena itu ada beberapa saran yang  mungkin  dapat  menjadi  masukan  bagi  yang  ingin  mengembangkan  penelitian  di bidang ini.  Saran untuk pengembangan penelitian yang lain adalah untuk coba menerapkan hasil penelitian ini di tempat – tempat yang masih belum masuk listrik ke daerah mereka.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Alamanda, D., 1997, Prospek PLTS di Indonesia, ELEKTRO INDONESIA, Edisi ke Sepuluh.
[2] Prosedur Perancangan Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya Untuk Perumahan /Solar  Home  System  (Muhammad  Bachtiar)  Jurnal  SMARTek,  Vol.  4,  No.  3, Agustus 2006: 176 – 182
[3] Penerapan Teknologi PLTS Sebagai Solusi Untuk Membuka Keterisolasian Wilayah Pedalaman Dan Terpencil, BERITA BPPT, 2 Maret 2004
[4] Messenger, R., and Ventre, J., Photovoltaic Systems Engineering , CRC Press, Boca Raton USA.
[5] Mulyadi,  Rahmad,  1995, Buku  Panduan  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya , Direktorat Teknologi Energi UPT-LSDE, BPPT.
[6] Patel, Mukund. R., 1999, Wind and Solar Power Systems , CRC Press, Boca Raton, Florida, USA.
[7] PT.  LEN  Industri, Buku  Petunjuk  Instalasi,  Pengoperasian,  &  Pemeliharaan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (SHS 50 Watt peak).
[8] Solarex,  1993, Everything  You  Always  wanted  to  know  about  Solar  Power , Villawood Sydney, N.S.W. Australia.
[9] Solarex, 1996, Discover The Newest World Power , Frederick Court, Maryland USA.
[10]  Wenas, W. W., 1996, Teknologi Sel Surya : Perkembangan Dewasa Ini dan yang Akan Datang , Majalah ELEKTRO INDONESIA, Edisi ke Empat
[11]  Y. Arta, “Penerapan Metode Round Robin Pada Jaringan Multihoming Di Computer Cluster,” Inf. Technol. J. Res. Dev. , vol. 1, no. 2, pp. 26–35, 2017.