## PERANCANGAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA UNTUK PROYEKTOR DI RUANG A102 FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU KEPULAUAN
Pamor Gunoto 1) , 1,2) Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Riau Kepuluan Batam
E-Mail : pamorgunoto@ft.unrika.ac.id 1) , demontridarmayani@gmail.com 2)

## ABSTRAK
Di  tengah  era  globalisasi,  energi  menjadi  kebutuhan  utama  dalam  kehidupan  masyarakat.  Energi- energi  tersebut  digunakan  untuk  berbagai  macam  keperluan,  yaitu  untuk  industri,  kendaraan, pembangkit listrik, bahan bakar, dan lainnya. Penggunaan energi listrik di Universitas Riau Kepulauan sebagian  besar  digunakan  sebagai  peralatan  bantu  proses  belajar  dan  mengajar.  Salah  satu  peralatan yang  digunakan  adalah  projektor  sebagai  alat  utama  penyampaian  materi  kepada  mahasiswa. Dikarenakan  sering  terjadinya  pemadaman  listrik  di  kota  Batam,  maka  berdampak  kepada  proses belajar  dan  mengajar  terutama  dalam  penyampaian  materi  kuliah  kepada  mahasiswa.  Perancangan Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya  (PLTS)  ini  bertujuan  sebagai  energi  cadangan  apabila  terjadi pemadaman listrik  sehingga proses belajar dan mengajar masih tetap berlangsung. Setelah dilakukan pengujian dan pengambilan data pada PLTS ini diperoleh hasil bahwa daya keluaran rata-rata adalah 16,6 Watt dan penyediaan listrik cadangan pada projektor berlangsung selama 47 menit.
Kata kunci – Proyektor, PLTS, Daya, Energi cadangan, Pemadaman listrik

## ABSTRACT
In  the  midst  of  globalization,  energy  is  a  major  need  in  people's  lives.  These  energies  are  used  for various purposes, namely for industry, vehicles, power plants, fuel, and others. The use of electrical energy  at  the  Riau  Kepulauan  University  is  mostly  used  as  a  teaching  and  learning  aid.  One  of  the tools  used  is  projector  as  the  main  tool  for  delivering  material  to  students.  Due  to  frequent  power outages in the city of Batam, it has an impact on the learning and teaching process, especially in the delivery  of  lecture  material  for  students.  The  design  of  Solar  Power  Plants  (PLTS)  discusses  to  the power  supply  backup  if  a  power  outage  occur  so  that  the  learning  and  teaching  pocess  can  still continues. After testing and retrieval of data on this PLTS, the results obtained on average are 16.6 watt and the power supply backup electricity on projector last for 47 minutes.
Keyword – Projector, PLTS, Power, Power supply backup, Power outage

## 1. PENDAHULUAN
Indonesia sebagai negara tropis mempunyai  potensi  energi  matahari  yang tinggi  dengan  radiasi  rata-rata  ( insolasi ) sebesar 4,5 kWh/m 2 /hari [1]. Potensi ini dapat dimanfaatkan  sebagai  sumber  energi  selain energi  fosil  yang  keberadaannya  semakin  hari semakin  menipis.  Disamping  itu  kondisi geografis  Indonesia  sebagai  negara  kepulauan yang  terdiri  dari  ribuan  pulau  memiliki kelebihan  dalam  hal  sumber  energi  lain  yaitu
radiasi  matahari,  angin  dan  energi  tektonik  air laut dan sebagainya.
Batam merupakan salah satu kota industri yang  terletak  di  wilayah  propinsi  Kepulauan Riau.  Kebutuhan  yang  mendasar  dibutuhkan kota  industri  adalah  energi  listrik.  Kebutuhan energi  listrik  ini  akan  semakin  besar  dengan pertumbuhan  kota  Batam  yang  semakin meningkat.  Sebagian  besar  kebutuhan  energi listrik di kota Batam dihasilkan dari Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD).
Universitas  Riau  Kepulauan  (Unrika) Batam  merupakan  salah  satu  universitas  yang berada  di  kota  Batam  dan  merupakan universitas tertua diantara beberapa universitas yang  ada.    Dengan  adanya  pemadaman  listrik yang  terjadi  secara  bergilir  beberapa  bulan  ini maka  mengakibatkan  proses  belajar  yang  ada di  Unrika  menjadi  terganggu,  dikarenakan perkuliahan  dilakukan  pada  pukul  17.30 sampai 22.00.
Kebutuhan  akan  energi  listrik  terutama digunakan  untuk  peralatan  yang  berhubungan dengan  proses  belajar  mengajar  antara  lain projektor, lampu penerangan, catu daya labtop dan  sebagainya.  Perancangan  Pembangkit Listrik  Tenaga  Surya  (PLTS)  ini  bertujuan sebagai energi listrik cadangan yang digunakan pada  penggunaan  projektor  di  ruang  kelas A102  Fakultas Teknik.  PLTS ini  akan  bekerja apabila  terjadi  pemadaman  listrik  dari  PLN sehinga proses belajar masih tetap berlangsung.
PLTS ini memanfaatkan sel surya sebagai penangkap radiasi dari matahari di pagi sampai sore  hari  dan  kemudian  merubahnya  menjadi energi  listrik  serta  menyimpan  energi  listrik tersebut  ke  dalam  baterai  dan  selanjutnya dipakai berbagai keperluan.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1 Panel Sel Surya
Matahari  adalah  salah satu  yang  mensuplai semua  panas  dan  cahaya  yang  diterima  bumi untuk  digunakan  oleh  makhluk  hidup.  Energi surya yang jatuh ke bumi dalam bentuk paket- paket  energi  yang  disebut photon. Panel  surya terbuat  dari  bahan  semikonduktor  (umumnya silicon)  yang  apabila  disinari  oleh  cahaya matahari  dapat  menghasilkan  arus  listrik. Prinsip  kerja  dari  panel  surya  adalah  jika cahaya  matahari  mengenai  panel  surya,  maka elektron-elektron yang ada pada sel surya akan bergerak  dari  N  ke  P,  sehingga  pada  terminal keluaran  dari  panel  surya  akan  menghasilkan energi  listrik.  Besarnya  energi  listrik  yang dihasilkan  oleh  panel  surya  berbeda-beda tergantung  dari  jumlah  sel  surya  yang dikombinasikan  didalam  panel  surya  tersebut. Keluaran  dari  panel  surya  ini  adalah  berupa
listrik  arus  searah  (DC)  yang  besar  tegangan keluarannya  tergantung  jumlah  sel  surya  yang dipasang  didalam  panel  surya  dan  banyaknya sinar  matahari  yang  menyinari  panel  surya tersebut.
Sel  Surya  yang  beredar  di  pasaran  sudah dikemas dalam bentuk modul. Oleh karena itu modul sering disebut  sebagai modul sel surya. Modul  ini  tersusun  dari  beberapa  sel  surya yang  masing-masing  dihubungkan  secara  seri untuk  memperoleh  tegangan  listrik  nominal yang  dibutuhkan.  Untuk  modul  sel  surya kapasitas daya 50 Wp tersusun dari 32 sel yang terhubung seri seperti pada gambar 2 diatas.
Gambar 1. Panel sel surya
Masing-masing  sel  mempunyai  daya  keluaran listrik  sektar  1,6  watt,  dengan  arus  dan tegangan  nominal  sekitar  3  ampere  dan  0,53 volt.  Oleh  karena  itu,  model  sel  surya  50  Wp mempunyai  keluaran  arus  nominal  3  ampere dan tegangan nomimal 16,9 volt.
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)  umumnya  menggunakan  modul  sel surya  50  Wp  –  100  Wp  (Watt  peak)  dan menghasilkan  listrik  harian  sebesar  150-300 Watt[2].  Pengertian  50  Wp  adalah  sel  surya tersebut memiliki  50 Watt peak pada saat terik matahari.  Dapat  diasumsikan  peak  per  hari adalah  4  -5  jam  sehingga  diperoleh  200  Watt hour  per  hari  yang  merupakan  kapasitas pemakaian maksimal dalam satu hari.
2.2 Kontroler ( Solar Charge Controller )
Solar  charge  controller adalah  peralatan elektronik  yang  mengatur  aliran  arus  listrik dari  modul  sel  surya  ke  baterai  dan  beban.
Kontroler  ini  menjaga  baterai  agar  tetap  terisi penuh  tanpa  berlebihan  ( over  charge )  ketika beban sedang menarik daya, dan memungkinkan  arus  listrik  mengalir  dari modul sel surya ke baterai. Alat pengontrol ini juga  mencegah  pengaliran arus  dari  baterai  ke panel  surya  ketika  proses  pengisian  sedang tidak berlangsung. Apabila baterai sudah terisi penuh,  maka  aliran  DC  dari  panel  surya  akan diputuskan  agar  baterai  tidak  lagi  menjalani pengisian. Gambar 2 merupakan gambar solar charge controller .
Untuk penggunaan sel surya yang mempunyai tegangan 12 volt, maka menggunakan solar  charge  controller dengan tegangan  12  volt,  sedangkan  kapasitas  arus listriknya  disesuaikan  arus  hubung-singkat ( short circuit current , I sc ) dari modul sel surya yang  digunakan  ditambah  10%  dari  nilai  I sc . Pada  modul  sel  surya  50  Wp,  nilai  I sc sekitar 3,25  A,  oleh  karena  itu  arus  minimal solar charge  controller yang  digunakan  sekitar  3,6 A,[3].

## Gambar 2 . Solar charge controller

## 2.3 Inverter Step up 12 Vdc-220 Vac
Pengertian  inverter  termasuk  rangkaian elektronika  daya  yang  berfungsi  untuk melakukan  konversi  atau  mengubah  tegangan DC  menjadi  tegangan  AC.  Inverter  adalah kebalikan  dari  converter  atau  yang  lebih dikenal  dengan  adaptor  yang  memiliki  fungsi mengubah tegangan AC menjadi tegangan DC.
Gambar 3 . Inverter DC12V-AC220V

## 2.4 Baterai
Baterai  adalah  perangkat  yang  dapat mengubah  energi  kimia  langsung  menjadi energi  listrik  sebagai  tenaga  penggerak komponen-komponen listrik terutama yang berarus DC.
Baterai  atau  Aki  dibutuhkan  sebagai penyimpanan dari listrik yang dihasilkan panel surya oleh karena itu baterai adalah penyimpan energi  listrik  pada  saat  energi  matahari  tidak ada.  Kapasitas baterai yang digunakan tergantung dari besarnya beban yang digunakan  dan  lamanya  penyimpanan  energi listrik.
Hubungan  baterai  dengan  beban  adalah dihubungkan  secara  langsung  paralel.  Jika baterai telah terisi penuh maka secara otomatis proses  pengisian  akan  terhenti.  Penggunaan baterai  disesuaikan  dengan  tegangan  beban yang  dipakai.    Gambar  4  adalah  baterai  yang digunakan dengan spesifikasi tegangan 12 volt dan arus 45 Ah.
Gambar 4 . Baterai lead acid

## 3. METODOLOGI PENELITIAN
Pada  penelitian  ini metode  penelitian  terdiri dari metode perancangan dan metode pengujian.
3.1 Perancangan Alat
Perancangan  yang  dilakukan  dengan menggunakan  sel  surya  50  Wp  sebagai penghasil energi  listrik  dari  energi  matahari. Baterai  dibutuhkan  sebagai  penyimpanan energi listrik yang dihasilkan dari panel surya. Pengontrol penyimpanan ke baterai diatur oleh sebuah  kontroler,  tujuan  dari  kontroler  adalah sebagai  penghubung  serta  pemutus  pengisian energi  listrik  dari  sel  surya  ke  baterai. Keluaran dari sel surya berupa arus DC, maka dibutuhkan  rangkaian  inverter  untuk  merubah arus  DC  menjadi  arus  AC  kemudian  akan dialirkan  ke  beban  projektor.  Gambar  5 memperlihatkan diagram blok perancangan.[4]
Gambar 5 . Diagram blok PLTS
Keterangan diagram blok : [5]
a. Panel sel surya 50 Wp
Komponen  utama  dari  PLTS  yang  dapat menghasilkan energi listrik DC. Panel surya terbuat  dari  bahan  semikonduktor  ( silicon ) yang  apabila  disinari  oleh  cahaya  matahari dapat menghasilkan arus listrik.
b. Baterai/Aki 12 Volt/45 Ah Baterai/Aki  adalah  sebagai  penyimpan energi  listrik  yang  dihasilkan  oleh  panel surya  yang  akan  digunkan  apabila  sinar matahari tidak ada.
c. Kontroler Kontroler  adalah  alat  yang  digunakan mengatur pengisian arus dari panel surya ke baterai  dan  sebaliknya.  Kontroler  juga mengatur  kelebihan  mengisi  tegangan  ke baterai  dan  kelebihan  tegangan  dari  panel surya d. Inverter 12 vdc-220 vac 1000 Watt Inverter digunakan sebagai pengubah teganngan  dc  yang  dihasilkan  oleh  panel surya  menjadi  tegangan  ac  sehingga  dapat digunakan  sebagai  sumber  listrik  oleh projektor.
e. Beban projektor Beban  yang  digunakan  adalah  berupa projektor dengan daya sebesar 350 watt
Gambar  rancangan  rangkaian  PLTS  pada projektor  dapat dilihat pada gambar 6.
Gambar 6 . Perancangan rangkaian PLTS [5]
Pengujian  dilakukan  dengan  mengukur berapa besar daya yang dihasilkan panel surya 50  Wp.  Pengukuran  dilakukan  tiap  jam  mulai dari terbit matahari hingga terbenam matahari. Penghitungan  konsumsi  daya  listrik  sebelum menggunakan sel surya dan setelah menggunakan  sel  surya,  ini  bertujuan  untuk memperoleh
informasi
berapakah penghematan  yang  dapat  dilakukan  dengan menggunakan  pembangkit  listrik  tenaga  surya untuk projektor.[6]

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Data  Pengujian  pada  Panel  Surya  50

## Wp
Data pengujian  panel  sel  surya  50  Wp dilakukan  mulai  terbit  matahari  pada  pukul 06.00  sampai  terbenamnya  matahari  pada pukul 18.00. Data ini diambil untuk mengetahui  berapa  besar  nilai  tegangan rangkaian terbuka dari panel sel surya terhadap posisi  sinar  matahari.  Tabel  data  pengamatan tegangan  keluaran  dari  panel  surya  pada  tabel 1 dibawah ini :
Tabel 1 . Tabel pengamatan keluaran panel surya
No Waktu pengamatan Tegangan (Volt) Arus (Amp) Daya (Watt)
P ISSN 2614-5979
1 06.00 8 0 0 2 07.00 12 0,3 3,6 3 08.00 13,5 0,6 8,1 4 09.00 16 0,7 11,2 5 10.00 17 0,9 15,3 6 11.30 19 1 19 7 12.00 20,98 1,7 35,6 8 13.00 20,2 1,64 33,1 9 14.00 19 1,61 30,6 10 15.00 18 1,08 19,4 11 16.00 14,4 0,6 8,64 12 17.00 13 0,3 3.9 13 18.00 12 0,1 1,2 Rata-rata 15,6 0,8 14,6
Berdasarkan  tabel  1  dapat  dilihat  bahwa tegangan  tertinggi  yaitu  20,98  Volt  yang terjadi  pada  pukul  12.00  siang  hari  dan tegangan terendah yaitu 8 Volt. Daya rata-rata keluaran panel surya 50 Wp diatas adalah 14,6 Watt.

## 4.2 Data Pengujian pada Charge Controller
Untuk  pengujian  rangkaian  ini  diberikan input  tegangan  langsung  dari  panel  surya  dan pada  output  dari  rangkaian  ini  akan  diukur tegangan yang dihasilkan oleh rangkaian ini :
Tabel 2. Pengukuran keluaran dari charge controller
No Tegangan Input (V) Tegangan Output (V) Arus Output (A) Daya (W) 1 20 12,39 1,7 21,06 2 20 13,36 1,64 21,9 3 19 13,5 1,61 21,74 4 18 13,41 1,08 14,5 5 14 12,97 0,6 7,78 6 13 12,18 1,2 14,6 7 12 12,0 1,2 14,4 Rata-rata 12,83 1,29
Dari  tabel  2  dapat  dianalisa  bahwa tegangan  keluaran  dari charge  controller mempunyai  rata-rata  adalah  12,83  Volt  yang akan  digunakan  sebagai  besarnya  tegangan pada  pengisian  baterai  yang  mempunyai tegangan 12 Volt.

## 4.3 Data Pengujian pada Inverter
Pada pengujian rangkain inverter ini input rangkaian diberi tegangan dari charge controller dan kemudian pengukuran tegangan dilakukan pada output dari inverter.
Tabel 3. Pengukuran keluaran inverter No Tegangan Input VDC Tegangan Output VAC 1 12.5 220.3 2 12.5 220.3 3 12.5 220.3 4 12,5 220.3
Pada tabel 3 diatas dapat dianalisa bahwa tegangan  output  dari inverter yaitu  220,3 Volt yang  berarti inverter berfungsi  baik  dalam merubah  tegangan  12  Vdc  menjadi  tegangan 220 Vac.

## 4.4 Data Perhitungan Pemakaian Baterai
Pada perancangan PLTS ini menggunakan beban  baterai  45  Ah/12  V  sehingga  apabila pengisian  penuh  dapat  menyimpan  daya sebesar 540 Wh. Dengan perhitungan efektifitas  baterai  adalah  85%  maka  baterai dapat  menyimpan  daya  sebesar  459  Wh. Dengan  beban  projektor  yaitu  360  Watt  maka pada  perancangan  ini  baterai  dapat  digunakan selama 47 menit. Untuk pengisian baterai oleh panel surya 50 Wp yaitu dengan rata-rata daya keluaran    sebesar  16,6  Wh  maka  pengisian baterai memerlukan waktu sekitar 32,5 jam.

## 5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
1. Daya keluaran rata-rata panel surya 50 Wp  pada  penelitian  adalah  sebesar 14,6 Watt.
2. Penggunaan  panel  surya  50  Wp berpengaruh  pada  waktu  lamanya pengisian baterai, dimana untuk baterai 12 V/40 Ah memerlukan waktu pengisian selama 32,5 jam.
3. Lamanya  waktu  pemakaian  PLTS yang  dirancang  sebagai  energi  listrik cadangan  pada  projektor  yaitu  selama
47 menit.

## 5.2 Saran
Dari  hasil  penelitian  diatas  diperoleh saran sebagai berikut :
1. Untuk meningkatkan waktu pemakaian oleh  projektor  maka  perlu  diperbesar nilai  Arus  per  hour  (Ah)  dari  baterai agar  supaya  energi  listrik  yang disimpan semakin besar.
2. Untuk  mempercepat  waktu  pengisian baterai maka perlu ditingkatkan
besarnya  nilai  output  Watt/peak  (Wp) dari panel sel surya.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Solarex, Discover  the  Newest  World Power ,  Frederick  Court,  Maryland,  USA,
1996.
[2]  Dafi  Zulfikar,  Wisnu  Broto,  (Oktober 2016),  Optimalisasi  Pemanfaatan  Energi Listrik  Tenaga  Surya  Skala  Rumah Tangga,  Prosiding  Seminar  Nasional Fisika, Volume 5.
[3]   Anwar IR,  Ery D dan Sony HM, (2016), Analisis Desain Sistem Pembangkit
Listrik  Tenaga  Surya  Kapasitas  50  Wp,
Jurnal TEKNIK , Vol.37, Nomor 2.
http://ejournal.undip.ac.id/index.php/teknik
[4]  Reza  Nandika  dan  Pamor  Gunoto, (Nopember 2018), Pemanfaatan Sel Surya 50  Wp  Pada  Lampu  Penerangan  Rumah Tangga  di  Daerah  Hinterland, Jurnal Sigma Teknika , Volume 1, Nomor 2.
[5]  Hasnawiya Hasan, (Juli-Desember 2012), Perancangan  Pembangkit  Listrik  Tenaga Surya  di  Pulau  Saugi, Jurnal  Riset  dan Teknologi  Kelautan ,  Volume  10,  Nomor
2.
[6]   Belly YD,  Iradiratu D.P.K, Daeng R dan Istiyo  W,  (Januari  2019),  Perancangan Perahu  Nelayan  Ramah  Lingkungan Menggunakan  Motor  Listrik  Bertenaga Surya, Jurnal  Cyclotron ,  Volume  2, Nomor 1.