## Efektifitas Daya Pada Pembangkit Listrik Tenaga Angin Dengan Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Muhammad Fitra Zambak * , Surianto, Ade Faisal
Magister Teknik Elektro, Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara
* mhdfitra@umsu.ac.id
Kata  Kunci—  Efektivitas  Daya,  Listrik  Tenaga  Angin,  Listrik Tenaga Surya.
DOI: 10.22441/jte.2022.v13i3.005

## I. P ENDAHULUAN
Listrik  dikenal  sebagai  sumber  energi  pembawa,  energi pembawa suatu subtansi atau sistem yang memindahkan energi dalam suatu bentuk dari satu tempat ke tempat yang lain. Listrik dibangkitkan oleh suatu pembangkit, dari sebuah energi primer dikonversikan  dalam  energi  listrik.  Sebagai  contoh  sumber energi primer adalah bahan bakar fosil (batubara, minyak bumi, dan gas alam) air, sinar matahari, angin biomassa, dan lain-lain. Penggunaan  energi  fosil  mulai  dikurangi  dikarenakan dampaknya  yang  tidak  bersahabat  dengan  lingkungan  dan jumlah  ketersediannya  di  alam  yang  semakin  hari  semakin berkurang.  Dan  digantikan  dengan  sumber  energi  yang  ramah lingkunganan. ketersediaan yang melimpah yang disebut dengan energi  terbarukan,  jenis  energi  terbarukan  ini  salah  satunya adalah energi angin dan surya [1,2].
Pengubahan  energi  angin  menjadi  energi  mekanik  atau listrik  yang  bermanfaat  bagi  manusia  dilakukan  dengan menggunakan  Sistem  Konversi  Energi  Angin  (SKEA), sedangkan  pengubahan  ke  listrik  disebut  SKEA  listrik  atau turbin angin untuk pemanfaatannya, pemilihan SKEA dilakukan
berdasarkan supplay (potensi angin yang tersedia di suatu lokasi) dan Demand (penggunaan  atau  pemanfaatan)  sesuai  dengan kebutuhan  actual  di  lokasi  tersebut.  Besarnya demand dinyatakan dalam KWH total penggunaan energi [1].
Keuntungan  utama  dari  penggunaan  pembangkit  listrik tenaga angin secara prinsipn adalah disebabkan karena sifatnya yang  terarukan.  Hal  ini  berarti  eksploitasi  sumber  energi  ini tidak akan membuat sumber daya angin yang berkurang seperti halnya  penggunaan  bahan  bakar  fosil.  Oleh  karenanya  tenaga angin  juga  merupakan  sumber  energi  yang  ramah  lingkungan dimana  penggunaannya  tidak  mengakibatkan  emisi  gas  buang atau polusi yang berarti tidak dampak buruk bagi lingkungan[3].
Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya  (PLTS)  di  Indonesia, paling  populer  digunakan  untuk  listrik  pedesaan  (terpencil), system seperti ini populer dengan sebutan  SHS  (Solar  Home System).  SHS  umumnya  berupa  system  berskala  kecil dengan menggunakan  modul  surya  50-100  Wp  (Watt  Peak)  dan menghasilkan  listrik  harian  sebesar  150-300  Wh.  Karena skalanya yang kecil, system DC ( direct current ) lebih disukai, untuk  menghindari losses dan self  consumption akibat digunakannya  inverter.  Karena  systemnya  yang  kecil  dan dipasang  secara  desentralisasi  (satu  rumah  satu  pembangkit, sehingga  tidak  memerlukan  jaringan  distribusi)  SHS  ideal digunakan  untuk  listrik  di  pedesaan  dimana  jarak  rumah  satu dengan lainnya berjauhan, dan keperluan listriknya relatif kecil, yakni hanya untuk memenuhi kebutuhan dasar (lampu).
Pengubahan  energi  angin menjadi  energi mekanik  menjadi listrik  yang  bermanfaat  bagi  manusia  dilakukan  dengan menggunakan  Sistem  Konversi  Energi  Angin  (SKEA), sedangkan  pengubahan  ke  listrik  disebut  SKEA  listrik  atau turbin angin. Untuk pemanfaatannya, pemilihan sebuah SKEA dilakukan  berdasarkan supply (potensi  angin  yang  tersedia  di suatu lokasi) dan demand (penggunaan atau pemanfaatan) sesuai dengan  kebutuhan  aktual  di  lokasi  tersebut.  Besarnya supplay pada  pembangki  listrik  tenaga  angin  tergantung  pada  potensi energi angin yang tersedia dilokasi yang dapat dinyatakan dalam rapat  daya  (W/m 2 )  atau  rapat  energi  (KWH/m 2 ).  Sedangkan demand dinyatakan dalam KWH total[4,5].

## II. P ENELITIAN TERKAIT
Pada  penelitian  sebelumnya  [1]  melakukan  penelitian dengan metode tenaga angin turbin sumbu horizontal, hasilnya kecepatan  angin  di  dapati  bahwa  rata-rata  daya  tanpa  MPPT hanya sekitar 44,33% saja sedangkan yang dengan MPPT rasio daya rata-rata mengalami kenaikan yaitu sebesar 49,51%.
Abstrak —  Penggunaan energi fosil mulai dikurangi dikarenakan  dampaknya  yang  tidak  bersahabat  dengan lingkungan dan jumlah ketersediannya di alam yang semakin hari semakin  berkurang,  maka  pemimpin  daerah  setempat  harus tanggap  membuat  alternative  energi  pengganti,  yang  digantikan dengan sumber energi yang ramah lingkungan. ketersediaan yang melimpah  yang  disebut  dengan  energi  terbarukan,  jenis  energi terbarukan ini salah satunya adalah energi angin dan surya. Pada desa Sei Litur Kec. Sawit Sebrang Kabupaten Langkat, termasuk desa  yang  sering  terjadi  pemadaman  listrik  yang  sangat  lama sekitaran  1  sampai  5  jam,  akibat  dari  pemadaman  tersebut banyak aktifitas yang dilakukan oleh masyarakat yang berada di desa tersebut menjadi terhambat. Dalam hal ini peneliti bertujuan untuk  mengatahui  manakah  pembangkit  listrik  yang  lebih optimal  digunakan  untuk  mensuplai  energi  pada  beban  Masjid Desa  Sei  Litur.  Pada  proses  pengambilan  data  dilakukan pengukuran yang mencakup, arus dan tegangan keluaran PLTS dan PLTB. Dimana pengambilan data dilakukan setiap satu jam selama  seminggu.  Berdasarkan  hasil  penelitian  maka  diperoleh PLTS 100WP jauh lebih efektif digunakan untuk membebani total beban  yang  terpasang  pada  mesjid  Taqwa  Desa  Sei  Litur  Kec. Sawit Sebrang Langkat dibandingkan dengan PLTB.
M. F. Zambak et al., Efektifitas Daya Pada Pembangkit Listrik Tenaga Angin Dengan Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Berikutnya,  [2]  hasil  penelitiannya  menyatakan  bahwa untuk  Intensitas  radiasi  matahari  rata-rata  di  seluruh  wilayah Indonesia  sekitar  4,8  kWh/m 2 yang  berpotensi  untuk membangkitkan  energi  listrik  dan  dapat  digunakan  sebagai sumber  energi  alternatif.  Kendala  yang  dihadapi  pada penerapan PLTS di Indonesia adalah tingginya biaya investasi, piranti utama LTS yaitu modul fotovoltaik masih diimpor dari negara lain dan efisiensi dari modul fotovoltaik hanya sebesar 16%  yang  menyebabkan  harga  PLTS  per  kW  masih  sangat tinggi. Oleh karena itu untuk meningkatkan kapasitas terpasang dari  PLTS,  Pemerintah  perlu  mengeluarkan  regulasi  atau menambah  kandungan  lokal  terhadap  pembuatan  piranti pendukung PLTS.
Berikutnya, [3] melakukan simulasi menggunakan software HOMMER, hasilnya adalah besar daya listrik yang dihasilkan Pembangkit  Listrik  Tenaga  Bayu  ini  cukup  akurat  untuk memasok beban listrik, dalam satu tahun Wind Turbine dapat menghasilkan  rata-rata  daya  listrik  melalui  simulasi  Homer yaitu 129 W dan dalam perhitungan didapat sebesar 137 W.

## A. Prinsip Kerja dan konstruksi Turbin Angin
Sistem  pembangkit  listrik  tenaga  angin  ini  merupakan pembangkit  listrik  yang  menggunakan  turbin  angin  (wind turbine)  sebagai  peralatan  utamanya.Dalam  skala  utility memiliki  berbagai  ukuran,  dari  100  kilowatt  sampai  dengan beberapa  megawatt.Turbin  besar  dikelompokkan  bersama- sama  ke  arah  angin,  yang  memberikan  kekuatan  massal  ke jaringan listrik.turbin kecil tunggal, di bawah 100 kilowatt dan digunakan  pada  rumah, telekomunikasi,  atau  pemompaan  air. Turbin kecil kadang-kadang digunakan dalam kaitannya dengan generator diesel, baterai dan sistem fotovoltaik.
Sistem ini disebut sistem angin hibrid dan sering digunakan di  lokasi  terpencil  di  luar  jaringan,  di  mana  tidak  tersedia koneksi  ke  jaringan  utilitas.  Tenaga  angin  modern  dihasilkan dalam  bentuk  listrik  dengan  merubah  rotasi  pisau  turbin menjadi  arus  listrik  menggunakan  generator  listrik.Kincir dengan  energi  angin  digunakan  untuk  memutar  peralatan mekanik  dalam  melakukan  kerja  fisik,  seperti  memompa  air atau menyalakan lampu. Daya yang dihasilkan oleh turbin angin tergantung pada diameter pada sudu. Semakin besar diameter, maka daya yang dihasilkan semakin besar[6].
Gambar 1. Skematik turbin angin savonius dua sudut[6]

## B. Karakteristik Panel Surya (Photovoltaic)
Kapasitas  daya  dari  sebuah  sel  surya  atau  modul  surya dilambangkan  dalam  watt  peak  (Wp) dan diukur berdasarkan standar pengujian internasional yaitu Standard  Test  Condition (STC).  Standar  ini  mengacu  pada  intensitas  radiasi  sinar matahari  sebesar  1000  W/m²  yang  tegak  lurus  sel  surya  pada suhu 25°C. Modul photovoltaic memiliki hubungan antara arus dan tegangan yang diwakili dalam kurva I-V. Pada saat tahanan variable bernilai tak terhingga ( open circuit ) maka arus bernilai minimum  (nol)  dan  tegangan  pada  sel  berada  pada  nilai maksimum,  yang  dikenal  sebagai  tegangan  open  circuit (Voc)[7].
Gambar 2. Grafik distribussi penyinaran di Indonesia [7]

## III. M ETODOLOGI P ENELITIAN
Pelaksanaan  penelitian  ini  dilakukan  menggunakan beberapa  Langkah  untuk  mendapatkan  pengambilan  data, kecepatan  arah  mata  angin,  penyamaan  skala  alat  ukur, pengujian karaketeristik sel surya dan  pembangkit lstrik tenaga angin. [6,7,8]

## A. Diagram Blok
Gambar 3. Diagram Blok PLTS (Surya)
Gambar 4. Diagram Blok PLTB (Bayu/Angin)
M. F. Zambak et al., Efektifitas Daya Pada Pembangkit Listrik Tenaga Angin Dengan Pembangkit Listrik Tenaga Surya

## B. Diagram Alir Penelitian

## Gambar 5. Diagram alir Penelitian

## C. Denah Mesjid Dan Pemakaian Beban Pada Mesjid
Adapun  denah  masjid  dan  beban  terpasang  yang  akan dihitung pada masjid adalah sebagai berikut:
Gambar 6. Denah masjid taqwa
Adapun  total  beban  (daya)  yang  digunakan  pada  mesjid tersebut adalah sebagai berikut:
Diketahui :  1 unit lampu 5 watt
1 unit lampu 15 watt
3 unit lampu 9 watt
I unit kipas angin 100 watt
1 unit ampli 60 watt
Dimana :  1 unit lampu LED 5 watt (3 jam/hari)
1 unit lampu LED 15 waat (3 jam/hari)
3 unit lampu LED 9 watt (12 jam/hari)
1 unit kipas angin 100 watt (1 jam/hari)
1 unit ampli 60 watt(1 jam/hari)

## IV. H ASIL DAN A NALISA

## A. Rata-rata Arus, Tegangan dan Daya/Hari
Setelah  melakukan  perhitungan  nilai  rata  –  rata  arus, tegangan  dan  daya  keluaran  yang  dihasilkan  oleh  Pembangkit Listrik  Tenaga  Surya  100  WP  dan  Pembangkit Listrik Tenaga Bayu  setiap  hari-nya,  maka  didapatlah  data  rata  –  rata  arus, tegangan dan daya keluaran panel surya pada tabel berikut.
Tabel 1. Data rata-rata Arus, Tegangan dan Daya pada
Pembangkit Listrik Tenaga Surya 100 WP Hari/Tanggal Pembangkit Listrik Tenaga Surya 100 WP Arus (Ampere) Tegangan (Volt) Daya (Watt) Jumat, 25/09/2020 0,65 12,14 8,25 Sabtu, 26/09/2020 1,1 12,87 15 Minggu, 27/09/2020 3,23 15,25 52,07 Senin, 28/09/2020 3,08 15,02 49,85 Selasa, 29/09/2020 0,31 9,24 3,12 Rabu, 30/09/2020 0,36 10,86 3,94 Kamis, 1/10/2020 0,8 13,1 11,45 Tabel 2. Data rata-rata Arus, Tegangan dan Daya pada Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (Angin) Hari/Tanggal Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (Angin) Arus (Ampere) Tegangan (Volt) Daya (Watt) Jumat, 25/09/2020 0,053 13,70 0,726 Sabtu, 26/09/2020 0,053 13,70 0,726 Minggu, 27/09/2020 0,051 13,70 0,698 Senin, 28/09/2020 0,053 13,70 0,726 Selasa, 29/09/2020 0,057 13,70 0,780 Rabu, 30/09/2020 0,060 13,70 0,822 Kamis, 1/10/2020 0,058 13,70 0,794
Pada  tabel  1  dan  2,  dapat  dilihat  bahwa  pengambilan  data hari  ke-3  menghasilkan  daya  keluaran  Pembangkit  Listrik
M. F. Zambak et al., Efektifitas Daya Pada Pembangkit Listrik Tenaga Angin Dengan Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Tenaga Surya 100 WP yang paling besar dan Pembangkit Listrik Tenaga  Bayu  yang  paling  kecil.  Sedangkan  pengambilan  data pada hari ke-5 merupakan hasil dari daya keluaran yang paling kecil pada Pembangkit listrik tenaga surya dan yang paling besar hari ke-6 pada pembangkit listrik tenaga Bayu[11].
Adapun grafik perbandingan arus, tegangan dan daya antara pembangkit listrik tenaga surya 100 WP dan pembangkit listrik tenaga bayu per hari nya adalah sebagai berikut:
Gambar 7. Grafik perbandingan arus keluaran PLTS 100 WP dan PLTB/hari
Gambar 8. Grafik perbandingan tegangan keluaran PLTS 100 wp dan PLTB/hari
Gambar 9. Grafik perbandingan daya keluaran PLTS 1000 wp dan PLTB/hari

## B. Kemampuan Baterai Membebani Total Pada Mesjid
Dari  analisa  data  yang  telah  didapat,  bahwa  pembangkit listrik tenaga surya 100WP dan pembangkit listrik tenaga bayu tidak  mampu  mengisi penuh baterai  dengan  kapasitas  100Ah selama  satu  hari.  Panel  surya 100WP  hanya  sanggup  mengisi baterai  hingga  36%  setiap  harinya  (apabila  hari  cerah)  dan pembangkit listrik tenaga bayu mampu mengisi baterai sebesar 0,45% setiap hari nya (apabila hari cerah dan angin berhembus kencang.
Gambar 10. Grafik perbandingan persentase kemampuan mengisi batrai 100 Ah

## V. H ASIL DAN A NALISA
Berdasarkan data pengujian  yang  telah diuraikan  pada bab sebelumnya, maka dapat dilihat kesimpulan sebaga berikut.
1. Daya  keluaran  yang  dihasilkan  oleh  pembangkit  listrik tenaga surya 100 Wp jauh lebih besar dari pada pembangkit listrik tenaga bayu (Angin).
2. Pembangkit  listrik  tenaga  surya  100  WP  dapat  mengisi baterai  100Ah  sebesar  36%  /  hari  jauh  lebih  besar dibandingkan  dengan  pembangkit  listrik  tenaga  bayu (angin) hanya mampu mengisi baterai 100Ah hanya 0,54%.
3. Pembangkit listrik tenaga surya 100WP jauh lebih efektif dapat  digunakan  untuk  membebani  total  beban  yang terpasang  pada  mesjid  Taqwa  Desa  Sei  Litur  Kecamatan Sawit  Sebrang  Langkat  dibanding  dengan  pembangkit listik tenaga bayu (angin).
D AFTAR P USTAKA
[1] N.  A.  Hidayatullah  and  H.  N.  K.  Ningrum,  “Optimalisasi  Daya Pembangkit  Listrik  Tenaga  Angin  Turbin  Sumbu  Horizontal  dengan Menggunakan  Metode  Maximum  Power  Point  Tracker,” JEECAE (Journal Electr. Electron. Control. Automot. Eng. , vol. 1, no. 1, pp. 7– 12, 2017, doi: 10.32486/jeecae.v1i1.5.
[2] S. P. Listrik et al. , “Analisis Potensi Pembangkit Listrik Tenaga Surya Di  Indonesia,” Pemanfaat.  PLTU  Batubara  Skala  Kecil,  PLTN,  Dan Energi Terbarukan 2 , pp. 43–52, 2017.
[3] A.  Bachtiar  and  W.  Hayyatul,  “Analisis  Potensi  Pembangkit  Listrik Tenaga  Angin  PT.  Lentera  Angin  Nusantara  (LAN)  Ciheras,” J.  Tek. Elektro ITP , vol. 7, no. 1, pp. 34–45, 2018, doi: 10.21063/jte.2018.3133706.
[4] H. Desrizal and I. H. Rosma, “Berbasiskan Pembangkit Listrik Tenaga Angin  (  Pltb  )  Dan  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya  (  Plts  ),” Jom FTEKNIK , vol. 9, no. PLTB, PLTS, pp. 1–9, 2018.
[5] Syamsul Bahari, “Analisis Pembangkit Listrik Tenaga Angin Di Desa Sungai Nibung Kecamatan Teluk Pakedai Kabupaten Kubu Raya,” Anal.
M. F. Zambak et al., Efektifitas Daya Pada Pembangkit Listrik Tenaga Angin Dengan Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Pembangkit  List.  Tenaga  Angin  Di  Desa  Sungai  Nibung  Kec.  Teluk Pakedai Kabupaten Kubu Raya , pp. 1–10, 2015.
[6] Ridwan  and  A.  Latief,  “Pengaruh  Jumlah  Sudu  Pada  Turbin  Angin Sumbu  Vertikal  Terhadap  Distribusi Kecepatan  Dan  Tekanan,” J.  Ilm. Teknol.  dan  Rekayasa ,  vol.  24,  no.  2,  pp.  141–151,  2019,  doi: 10.35760/tr.2019.v24i2.2392.
[7] G.  Widayana,  “Pemanfaatan  Energi  Surya,” Jurnal  Pendidikan Teknologi  dan  Kejuruan , vol.  9, no. 1, Mar.  2012,  doi: 10.23887/jptk- undiksha.v9i1.2876.
[8] H. Ananta and S. Purbawanto, “Model Pembangkit Listrik Tenaga Angin Dan Surya Skala Kecil Untuk Daerah Perbukitan,” Sainteknol , vol. 12,
no. 1, pp. 16–22, 2014.
[9] S. Karim and D. Cahyanto, “Analisa Penggunaan Solar Cell Pada Rumah Tinggal Untuk Keperluan Penerangan dan Beban Kecil,” Eeict , vol. 2, no. 1, pp. 22–32, 2019.
[10]  T.  I.  Janwardi  and  W.  Sihite,  “Perancangan  Pengukur  Tinggi  Badan Digital  Berbasis  Microcontroller  AT89C51,” Jurnal  Teknik  Unefa  : Bunga  Rampai  Teknik  Lingkungan,  Teknik  Informatika,  dan  Teknik Elektro , vol. 4, no. 1, pp. 19–31, 2018..
[11]    M.  Rif’an,  Sholeh,  M.  Shidiq,  R.  Yuwono,  H.  Suyono,  and  Fitriana, “Optimasi  Pemanfaatan  Energi  Listrik  Tenaga  Matahari,” J.  EECCIS , vol. 6, no. 1, pp. 44–48, 2012.