ISSN(p): 2338-8323  | ISSN(e): 2459-9638

## Model Proses Pengolahan Air Laut Metode Reverse Osmosis memanfaatkan Sumber Energi Sinar Surya
PERLUHUTAN SIAHAAN 1 , NAZARUDDIN SINAGA 2 , JAKA WINDARTA 3
1 Magister Energi, Sekolah Pascasarjana Universitas Diponegoro
2 Departemen Teknik Mesin, Sekolah Pascasarjana Universitas Diponegoro
3 Departemen Teknik Elektro, Sekolah Pascasarjana Universitas Diponegoro Email: tulussiahaan@students.undip.ac.id
Received 20 Januari 2022 | Revised 4 April 2022 | Accepted 10 April 2022

## ABSTRAK
Teknologi membrane Cellulose Triacetate (CTA), Hollow Fiber (HF) dan Sel Surya Perovskite.  Kemampuan  membrane  mereduksi  air  garam  dan  Perovskite mengonversi sinar surya. Model proses pemurnian air laut Reverse Osmosis (RO) menjadi air bersih di mana kebutuhan energi spesifik ditekan menggunakan Energi Dukung  Turbin  (EDT).  Produksi  air  bersih  kapasitas  3000  m 3 per  jam  dengan kebutuhan energi spesifik (KES) 43,589.7 kWh. Efisiensi 50% KES kontribusi dari EDT dan membrane meredusi garam 99,5%. Kombinasi  RO dan Perovskite serta didukung EDT efisiensi tinggi diperoleh dan dapat menurunkan tingkat gas emisi setara 1,547,048 ton CO 2 e per tahun.
Kata kunci : air bersih, CO 2 , membrane, reverse osmosis, sel surya

## ABSTRACT
Technology  of  membrane  is  Cellulose  Triacetate  (CTA),  Hollow  Fiber  (HF)  and Perovskite Solar Cell. Membrane performance is to reduce of salt substance and Perovskite  to  convert  irradiance.  Model  seawater  purification  process  Reverse Osmosis  (RO)  converts  into  clean  water  however  the  requirement  of  specific energy is reduced which utilize of Energy Recovery Turbin (EDT). Production of clean water capacity 3000 m 3 per hour require Specific Energy Consumtion (KES) 43,589.7 kWh of electrical energy. Efficiency 50% of KES is constribution of EDT and performance of membrane to reduce salt substance 99,5 %. The combination of RO and Perovskite as well as EDT has reached significant efficiency  and the gas emissions is reduced to aproximatly 1,547,048 ton CO 2 e per year.
Keywords : clean water, CO2, membrane, reverse osmosis, solar cell

## 1. PENDAHULUAN
Indonesia memiliki luas wilayah 8,300,000 km 2 terdiri dari luas wilayah daratan 1,900,000 km 2 dan  luas  wilayah  perairan  6,400,000  km 2 ,  khusus  luas  wilayah  lautan  290,000  km 2 (Dermawan,  dkk,  2019) .  Sumber  air  laut  yang  berlimpah  ini  dapat  dikelola  menjadi  air bersih  dan  baik  untuk  diminum  dengan  teknologi  pemurnian  air  laut Reverse  Osmosis. Kebutuhan  air  bersih  di  Indonesia  khususnya  wilayah  Jawa  mendapat  perhatian  khusus dikarenakan pertumbuhan penduduk yang tinggi dan perkembangan industri yang semakin meningkat menyebabkan permintaan air bersih meningkat juga. Kelangkaan air bersih akan menjadi  ancaman  Ke  depannya  apabila  ketersediaan  air  bersih  tidak  dikelola  dengan  baik. Proses  pemurnian  air  laut  pada  prinsipnya  dapat  dilakukan  dengan  teknologi membrane- reverse osmosis dan termal. Penelitian ini menggunakan teknologi membrane, karena memiliki keunggulan secara keekonomian dan lebih aman. Konsumsi energi listrik proses RO sebesar 3-4  kWh/m 3 dibandingkan  7,5  –  12  kWh/m 3 pada  proses  termal (Ghaffour,  dkk,  2015) . Sumber  energi  yang  digunakan  dalam  pemurnian  air  memanfaatkan  teknologi  sinar  surya, dengan  tujuan  dapat  mengurangi  tingkat  emisi  CO 2 ,  dibandingkan  apabila  mengunakan sumber energi berbasis bahan bakar fosil.  Proses osmosis alami yaitu proses perpindahan air dari media salinitas rendah ke media salinitas tinggi sampai pada kesetimbangan Gambar 1(a), sebaliknya pada proses Reverse Osmosis adalah  perpindahan air dari media salinitas tinggi ke media salinitas rendah dengan cara memberikan tekanan yang tinggi pada media salinitas tinggi  dengan  mengunakan  pompa  air  bertekanan  tinggi  Gambar  1(b).  Air  yang  melewati membrane  pada  media  salinitas  rendah  meninggalkan  unsur  garam  dan  kandungan  logam atau endapan lainnya sehingga menghasilkan air bersih.

## Gambar 1. Proses Aliran Natural Osmosis (a) dan Proses Aliran Osmosis Terbalik dengan Tekanan Tinggi (b)
Parameter  kualitas  air  bersih  ditentukan  oleh  tingkat  konduktivitas  listrik  ( EC,  Electrical Conductivity) dan total zat padat terlarut (TDS, Total Disolved Solid) ( Rusydi , dkk, 2018 ). Merujuk  pada  KepMenKes  nomor  416/1990  bahwa  TDS  maksimum  pada  air  minum  yang diperbolehkan sebesar 1,000 mg/l. Membrane semipermeable merupakan komponen utama untuk pemurnian air laut menjadi air bersih yang aman untuk diminum. Proses pemurnian air laut  dengan  menggunakan membrane  ada  dua  jenis  membrane  yang  banyak  digunakan karena memiliki kehandalan yang tinggi yaitu membrane Hollow Fiber (HF) berbasis Cellulose Triacetate  (CTA)  dan  membrane  berbasis  polyamide  (PA).  Membrane  CTA  HF  memiliki keunggulan lebih tinggi karena mimiliki kehandalan memproduksi air bersih dari sumber air laut, fleksibel dalam konsumsi energi, tingkat penolakan air garam (salt) sebesar >99,5% serta tidak  berdampak  pada  lingkungan  ( brine  komposisi) (Nakao,  dkk,  2021) . Membrane  HF
Air bersih Air laut Air bersih Air laut Tekanan osmosis Tekanan tinggi Membran Semipermeabel Membran
Semipermeabel
(a)
(b)
digunakan pada proses pemurnian air laut RO tahap pertama dan membrane PA digunakan pada  proses  pemurnian  air  laut  RO  tahap  kedua  dan  ketiga.    Pemurnian  air  laut  RO  pada industri skala besar yang berlokasi berdekatan di pinggiran pantai seperti pembangkit listrik, industri logam dan industri kimia. Air bersih merupakan kebutuhan utama untuk mendukung operasional dan konsumsi sebagai air minum. Nilai tambah dari proses pemurnian air laut RO dengan  memanfaatkan  sumber  energi  sinar  surya  adalah  meningkatkan  efisiensi  biaya operasional karena sumber energi matahari selalu tersedia dan didukung teknologi sel surya serta berdampak menurunkan tingkat emisi gas CO 2 .
Model proses RO menggunakan software Aspen Hysys dengan kapasitas produksi air bersih sebesar  3000  m 3 /jam,  tingkat  kapasitas  produksi  yang  tinggi  akan  diperoleh  keekonomian yang  tinggi.  Konsumsi  Energi  Spesifik  (KES)  proses  pemurnian  air  laut  dengan  teknologi membrane  RO  memerlukan  energi  listrik  yang  tinggi  dibandingkan  dengan  teknologi konvensional, pompa bertekanan tinggi digunakan untuk memisahkan kandungan garam dan unsur  pengotor  lain.  Pengembangan  teknologi membrane  saat  ini,  KES  dapat  diturunkan sampai dengan 1,8 kWh/m 3 dengan tingkat pemurnian air bersih 50% (Park, dkk, 2020). Penurunan energi KES ini didukung dengan memanfaatkan sumber tekanan tinggi yang masih dimiliki  pada  modul  RO  tahap  pertama  dengan  cara  menggunakan  pompa  Energi  Dukung Turbin (EDT) (Urrea, dkk, 2019). Perencanaan  Minimum KES merupakan parameter penting dalam  menentukan  kehandalan  proses  pemurnian  air  laut.  Satuan  minimum  KES  adalah kWH/m 3 atau dapat dinyatakan bahwa diperlukan energi untuk menghasilkan produk air bersih sebesar 1 m 3 . Beberapa faktor utama yang dapat mempengaruhi KES di antaranya tekanan osmotic,  resistensi  air yang melalui  membrane, rugi  rugi gesekan  pada membrane RO dan efisiensi  pada  motor  bertekanan  tinggi.  Model  matematika  dalam  perhitungan  KES disederhanakan dengan mempertimbangkan aliran ideal pada proses RO membrane, rugi rugi tekanan  dan  polarisasi  konsentrasi  dapat  diabaikan (Wang,  dkk,  2021) .  Daya  pompa bertekanan tinggi ditunjukkan pada Persamaan (1).
WHP = ( ) (1)
Dimana;
Qf = kapasitas/debit aliran m3/h , P0 = Tekanan  awal, P1 = tekanan keluaran dan μHP = efisiensi pompa bertekanan tinggi
Menentukan KES dapat ditunjukkan pada Persamaan (2).
KES = (2)
Sumber energi sinar surya dimanfaatkan dalam proses pemurnian air laut RO, di mana potensi energi sinar surya di Indonesia sangat besar yaitu sebesar 4,8 kWh/m2 atau setara dengan 112,000 GWp (Hariyati, dkk, 2019) . Pemanfaatan energi sinar surya bertujuan mengurangi tingkat emisi CO 2 , dibandingkan dengan pengunaan energi berbasis bahan bakar fosil. Estimasi pengurangan emisi CO 2 oleh pemanfaatan energi sinar surya pada proses pemurnian air laut RO sebesar 10 kg-CO 2 e untuk setiap 1 m 3 air bersih (Alhaj, dkk, 2021) . Hal ini sesuai dengan kebijakan  pemerintah  Indonesia  untuk  meningkatkan  penggunaan  energi  baru  terbarukan (EBT) melalui PP79/2014 terkait Kebijakan Energi Nasional (KEN) dan Perpres 22/2017 terkait Rencana  Umum  Energi  Nasional  (RUEN).  Energi  sinar  surya  dapat  dimanfaatkan  secara maksimal  untuk  memproduksi  energi  listrik  dengan  memperhatikan  faktor  utama  seperti potensi  radiasi  matahari  dan  temperatur  dalam  rentang  waktu  tertentu.  Potensi  radiasi matahari  pada  lokasi  tempat  pembangkit  energi  listrik  dapat  diketahui  dengan  cara
menggunakan  alat  seperti  termometer, luxmeter,  menggunakan  aplikasi  meteonorm  dan aplikasi website based NASA (https://power.larc.nasa.gov/data-access-viewer/). Data potensi radiasi  dan  temperatur  yang  digunakan  untuk  perencanaan  energi  pembangkit  sinar  surya yang digunakan pada proses pemurnian air laut RO diperoleh dengan aplikasi NASA (Gambar 2).  Lokasi tempat pembangkit berbasis energi sinar surya ( site point) ditentukan di Surabaya- Jawa Timur, Latitude  -7.3801   Longitude 112.7850.
Gambar 2. Site Point Lokasi Pembangkit PLTS di Surabaya-Jawa Timur Tabel 1. Data Radiasi Matahari Timeline Jan-Des 2020 (NASA)
No Bulan Radiasi matahari (W/m 2 ) No Bulan Radiasi matahari (W/ m 2 ) 1 Jan-20 12.66 7 Jul-20 13.34 2 Feb-20 15.12 8 Agu-20 15.09 3 Mar-20 14.50 9 Spt-20 16.33 4 Apr-20 14.16 10 Okt-20 15.03 5 May-20 12.53 11 Nov-20 14.15 6 Jun-20 12.48 12 Des-20 13.93 Rata - rata 14.11 Tabel 2. Rata-Rata Temperatur Timeline Jan-Des 2020 (NASA) Bulan Rata rata temperature (℃) Bulan Rata rata temperature (℃) Jan-20 27.96 Jul-20 27.73 Feb-20 27.47 Agu-20 28.69 Mar-20 27.87 Spt-20 30.21 Apr-20 28.23 Okt-20 29.58 May-20 28.35 Nov-20 28.71 Jun-20 27.65 Des-20 28.32 Rata - rata 28.40
Perencanaan energi pembangkit listrik berbasis sinar surya menggunakan data Tabel 1 dan Tabel 2 (diperoleh dari NASA) sebagai referensi untuk menghitung daya energi listrik yang dapat  dihasilkan  modul  panel  surya  dan  jumlahnya.  Sebagai  referensi  model  perhitungan potensi  energi  listrik  menggunakan  aplikasi web  based  HelioScope.  HelioScope  memproses perhitungan  dengan  basis  data  di  point  lokasi  PLTS  Latitude  -7.38003072406  Longitude 112.80134052099999 berdekatan ke lokasi proses pemurnian air laut metode RO. Perovskite Solar Cell (PSC) memiliki keunggulan tingkat penyerapan iradian yang tinggi dan mengonversi menjadi  energi  listrik  dibandingkan  dengan  sel  surya  dari  jenis  lain,  struktur  material  PSC memiliki  lapisan  lapisan  yang  terdiri  dari  TCO/WS2/MAPbI3(n)/MAPbI3(p)/MoO3/Metal  di mana Methylammonium  lead  iodide  (MAPbI3)  digunakan  sebagai  cell  penyerap  di  antara lapisan tungsten disulfide (WS2) dan molybdenum oxide (MoO 3 ) (Yousuf, dkk, 2021) .

## 2. METODE

## 2.1 Model Pengolahan Air Laut Metode Reverse Osmosis
Desain  proses  pengolahan  air  laut  metode  RO  menggunakan  pompa  bertekanaan  tinggi dengan memanfaatkan sumber energi sinar surya untuk memperolah air murni secara optimal pertama-tama dilakukan dengan menentukan kapasitas produksi air bersih, komposisi sumber air  laut  masukan yaitu air  laut dari  wilayah Jawa  Timur  (Tabel 3). Komposisi air laut yang terdiri dari ion utama dimasukkan sebagai referensi software Hysys untuk membuat proses flow diagram  RO sistem.  Jenis membrane yang digunakan  ada dua  yaitu  Hollow Fiber  dari Toyobo pada  modul  RO  pemurnian  air laut tahap  pertama dan  jenis membrane  Spiral  dari Nitto pada modul RO tahap kedua dan ketiga.
Tabel 3. Komposisi Air Laut di Perarian Benowo Jawa Timur Indonesia
(Apriani, dkk, 2018). No Komposisi ion utama mg/l 1 Natrium Na + 21,530 2 Kalium K + 9,62 3 Magnesium Mg 2+ 2,280 4 Kalsium Ca 2+ 1,257 5 Bromida Br – 0,21 6 Amonimun NH 4 + 0,61 7 Fluorida F – 2,51 8 Klorida Cl – 33,200 9 Iodida I – 6,02 10 Nitrit NO 3 − 0,2 11 Sulfat SO 4 2− 5,464 12 Fosfat PO 4 3− 0,03 13 pH 7,4
Kapasitas pengolahan air laut metode RO dirancang  produksinya sebesar 3000 m 3 /h, tahap pengolahan  air  laut  dimulai  dari  pengambilan  sumber  air  laut (seawater  intake),  proses pemurnian awal (pre-treatment), RO tahap pertama, RO tahap ke dua dan RO ke tiga sampai diperoleh  air  bersih  (Gambar  4). Chemical  dosing  bagian  dari  proses  penting  berfungsi mengatur  dan  mengontrol  tingkat  komposisi  kimia  air  yang  diperlukan  selama  proses  RO beroperasi.
Gambar 4. Proses Flow Diagram RO dihubungkan ke Sumber Energi Solar Panel
Kondisi feed  air  laut  sebelum  dialirkan  ke  proses  pemurnian  tahap  awal  (pretreatment) memiliki komposisi ion utama (Tabel 3) dan TDS 29,425 mg/l, temperatur 25,8 ℃ (Mugisidi & Heriyani, 2018) . Feed air laut dialirkan ke media pretreatment  menggunakan  pompa centrifugal  kapasitas  5000  m 3 /h  dan  energi  listrik  616,7  kWh.  Proses  filter  air  laut menggunakan peralatan Dual Media Filter  (DMF) berfungsi menghilangkan koloid material air laut dan Micron Cartridge Filter (MCF) berfungsi menghilangkan kotoran terlarut >10 mikron.
Gambar 5. Proses Filter Air Laut Tahap Awal
Tahapan proses RO mencakup beberapa tahap proses pemurnian sehingga diperoleh air bersih yang  sesuai  kualitas  yang  dibutuhkan.  Sumber  air  laut  dialirkan  melalui  pipa  ke  kolam penampungan  dengan  memanfaatkan  perbedaan  ketinggian  (energi  potensial  10  m  dari permukaan laut) (Al-Kaabi & Mackey, 2019) . Feed air filter digunakan untuk menyuplai proses pemurnian tahap lanjut di modul RO tahap 1 dengan menggunakan pompa bertekanan tinggi multistage horizontal kapasitas 1,312 m 3 /h dengan energi listrik 3,056 kWh. Membrane yang digunakan jenis CTA Hollow Fiber dari Toyobo. Energi Dukung Turbin (EDT) jenis Pelton kapasitas 750 m 3 /h beroperasi dengan memanfaatkan energi bertekanan tinggi air brine pada RO  tahap  1,  turbin  dihubungkan  ke  poros  generator  bertegangan  13,2  kV  berfungsi  untuk mengalirkan  air brine  dari  modul  RO  tahap  1  ke  tempat  penampungan  sebelum  dialirkan kembali  ke  laut  (Gambar  5).  Keunggulan  memanfaatkan  EDT  yaitu  dapat  mengurangi  KES hingga 50%. Proses pemurnian air dilanjutkan ke modul RO tahap 2, air dari modul RO tahap
1  dialirkan  ke  modul  RO  tahap  2  dengan  menggunakan  pompa  sentrifugal  horisontal berkapasitas 617m 3 /h dengan energi 313.7 kWh. Membrane yang digunakan jenis spiral dari Nitto.  Proses  pemurnian  air  dilanjutkan  ke  modul  RO  tahap  3,  air  dari  modul  RO  tahap  2 dialirkan  ke  modul  RO  tahap  3  dengan  menggunakan  pompa  sentrifugal  horisontal berkapasitas 556m 3 /h dengan energi 300.9 kWh. Air bersih yang diproduksi dari modul RO tahap  3  dialirkan  ke  tempat  penyimpanan  dengan  menggunakan  dua  pompa  sentrifugal berkapasitas 2,050 m3/h dengan energi 530,7 kWh, air bersih yang dihasil memiliki komposisi pH 5,5 – 7 dan TDS <10 mg/l sesuai dengan KepMenKes 416/1990 (Gambar 6). Air brine dari tempat  penampungan  dialirkan  kembali  ke  laut  dengan  menggunakan  pompa  sentrifugal berkapsitas  4,100  m 3 /h  dengan  energi  535,4  kWh.  Sebelumnya  pada  air brine  di  tempat penampungan sudah dilakukan pengelolaan lanjut supaya tidak berdampak pada biota laut dan lingkungan.

## Gambar 6. Proses Pemurnian Air Laut menggunakan Membrane

## 2.2  Model Pembangkit Listrik Sumber Energi Sinar Surya (PLTS)
Prinsip dasar pembangkit listrik sumber energi sinar surya ditentukan oleh tingkat intensitas radiasi (iradiasi) matahari. Semakin tinggi iradiasi yang mengenai modul sinar surya/ solar cell, semakin  besar  energi  listrik  yang  dapat  dihasilkan.  Teknologi Perovskite  solar  cell  yang dikembangkan  saat  ini  memiliki  efisiensi  konversi  daya  (PCE, Power  Conversion  Efficiency) extra ordinary sebesar 25,2% (Yeo & Jeong, 2020) , namun dengan teknologi baru solar cell berbasis perovskite PCE dapat diperoleh hingga 30,5%-35% dengan model tandem solar cell, cell  bagian  atas  dan  bawah,  efisiensi  dicapai  dengan  cara  di  antaranya  menyesuaikan ketebalan lapisan cell, memperbesar laju mobilitas dan mengurangi rugi-rugi dari cell tandem (Zhao, dkk, 2021). PCE mempengaruhi luas efektif modul yang dibutuhkan, semakin besar nilai  PCE  semakin  kecil  luas  efektif  modulnya,  hal  ini  dapat  mengurangi  luas  area  PLTS terpasang  dan  di  sisi  lain  meningkatkan  keekonomian.  Menghitung  luas  efektif  modul  dan jumlah modul ditunjukkan pada Persamaan (3) dan (4) (Kencana, dkk, 2018) .
Area efektif (m ) = (3)
Dimana;
kWp = Daya Puncak PLTS, PCE = Efisiensi Konversi Energi
RO  Modul 1 st RO Modul 2 nd
RO Modul 3 rd
Pompa high pressure TDS 29,425 pH 7,4 mg/L TDS<10 mg/L
pH 5,5-7 mg/L
Jumlah Modul (unit) = ( ) (4)
Faktor  cuaca  yang relatif tidak  stabil dapat  mempengaruhi  kehandalan  PLTS,  maka jumlah modul dapat ditambah 20%-30% dari hitungan awal untuk menaikan kapasitas energi listrik. Penentuan  kemiringan  dari  modul  dan  arah  posisi  modul  pada  titik  azimut  juga  dapat mempengaruhi kehandalan PLTS. Model pembangkit PLTS mengunakan software HelioScope untuk menentukan kapasitas energi listrik yang dapat dihasilkan untuk memenuhi kebutuhan energi listrik pada proses pemurnian air laut metode RO kapasitas 3000 m 3 /h. Gambar 7 di bawah menunjukkan  tahap  merancang  pembangkit  PLTS menggunakan HelioScope.  Lokasi PLTS  merupakan  faktor  penting  untuk  memproduksi  energi  listrik  maksimal,  selanjutnya menganalisis kemiringan panel dan dampak bayangan (shading).

## Gambar 7. Tahapan Merancang Pembangkit PLTS menggunakan Helioscope
Penentuan  lokasi  pembangkit  PLTS  bertujuan  untuk  mendapat  energi  sinar  surya  yang maksimal, Tabel 1 dan Tabel 2 menunjukkan tingkat iradian rata rata dalam setahun sebesar 14,11 dan temperatur 28,40 ℃. Potensi iradiasi dan temperatur yang relatif tinggi ini akan menghasilkan energi listrik yang tinggi.  Area lokasi PLTS memiliki kontur yang datar, tidak ada gunung dan minim pohonan besar sehingga pontensi iradiasi dapat diserap oleh modul surya  secara  maksimal  untuk  memproduksi  energi  listrik.  HelioScope  melakukan  proses perhitungan tingkat intensitas iradian yang dapat dikonversi menjadi energi listrik berdasarkan data langsung dari lokasi pembangkit PLTS dan didukung oleh data based peralatan sistem pembangkit  yang  memadai  untuk  mendapatkan  gambaran  kapasitas  produksi  llistrik  PLTS yang diperlukan. Kapasitas PLTS disesuaikan dengan kebutuhan konsumsi listrik (KES) untuk
Mulai Lokasi Pembangkit PLTS Analisa Temperatur, Iradian, Solar cell, Inverter, Wire, Modul, Kemiringan, Shading KES >45 MW Selesai Ya Tidak
operasional proses pemurnian  air  laut RO  kapasitas  3000 m 3 /h dengan total  energi pompa utama  dan  peralatan  pendukung  operasional  sebesar  7227,1  kWh.  Analisis  teknis  yang dilakukan dengan mempertimbangkan spesifikasi solar cell, jumlah modul, jenis dan jumlah inverter,  kemiringan  modul,  jenis  wire  dan  bayangan  dari  modul  atau  pohonan.  Gambar  8 Layout lokasi area pembangkit PLTS dirancang memiliki enam lajur (segmen), masing masing lajur terpasang bebas dari bayangan dan memiliki akses mobilitas yang memadai dan aman untuk melakukan aktivitas di area PLTS.
Gambar 8. Layout Lokasi Area Pembangkit PLTS
Tabel 4. Menunjukkan Peralatan Utama PLTS yang digunakan untuk Memproduksi Energi Listrik Secara Maksimal . Peralatan Jenis Jumlah Modul Canadian solar, CS6U 345M 25,284 unit Inverter Sunny Tripower 60-10 (480 Vac) SMA 117 unit

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Operasional Proses Pemurnian Airlaut Metode Reverse Osmosis
Faktor penting dalam operasi pemurnian air laut RO yaitu proses filterasi awal menggunakan peralatan DMF/ MCF dan penggunaan membrane yang tepat untuk memproduksi air bersih yang maksimal. Zat-zat organik dan non-organik dalam feeder air laut dapat menyumbat aliran membrane  yang  berdampak  menurunkan  kinerja  operasional.  DMF/  MCF  adalah  peralatan yang handal untuk menurunkan tingkat kandungan zat organik non-organik dalam feeder air laut  sebelum  air  dialirkan  ke  tahap  proses  RO. Membrane  type  Cellulose  Triacetate  (CTA) Hollow Fiber (HF) dan type Spiral memiliki daya guna yang tahan lama dan tingkat pemurnian air yang sangat tinggi >99,5%. Pompa sebagai alat pendukung utama untuk mendistribusikan kebutuhan  air  pada  masing-masing  tahapan  proses  pemurnian  air  laut  hingga  diperoleh produksi  air  bersih.  Perhitungan  energi  listrik  (KES)  yang  diperlukan  dalam  pengoperasian pemurnian air laut ini dengan mempertimbangkan minimum KES  pada pompa utama (Tabel 5),  sedangkan  kebutuhan  energi  listrik  untuk  peralatan  pendukung  lainnya  seperti  pompa dosing  untuk  mengalirkan  bahan  kimia sodium  bisulfite  ke  dalam  proses  pemurnian  untuk menghilangkan  sisa  zat  klorin,  mengalirkan caustic  soda  pada  proses  RO  modul  3 rd untuk menurunkan tingkat kandungan pH air, menglirkan sodium hypochlorite pada proses RO modul
1 st sebagai  disinfektan,  sistem  kontrol  automasi  operasi  RO (computer/printer)  dan  sistem pencahayaan/ lighting  pada  ruangan  proses  RO  1 st ,  2 nd dan  3 rd .  Estimasi  kebutuhan  energi listrik  peralatan  pendukung  operasi  sebesar  50%  dari  kebutuhan  minimum  KES,  dengan pertimbangan menutupi rugi-rugi dari pompa, kebutuhan energi listrik tidak langsung pada proses RO dan stabilitas operasional. Energi listrik disuplai dari pembangkit PLTS dan sebagai cadangan dihubungkan ke jaringan PLN.

## Tabel 5. Minimum KES Operasional RO
Proses Laju aliran (m 3 /h) Energi (kWh) Keterangan Sea Water Intake 7500 Sumber air laut dialirkan melalui pipa ke kolam penampungan dengan memanfaatkan perbedaan ketinggian (energi potential 10m dari permukaan laut) Pretreatment 5000 2x616.7 1233.4 Filter air laut menggunakan alat Dual Media Filter  (DMF) berfungsi menghilangkan koloid material air laut dan Micron Cartridge Filter (MCF) berfungsi menghilangkan kotoran terlarut >10 mikron Reverse Osmosis 1 st RO 1312 7x3056 21392 CTA HF, Toyobo membrane memiliki keunggulan menghilangkan zat organik non-organik dan kandungan garam sampai dengan 99,6% EDT 750 Turbin - Pelton 2 nd RO 617 7x313.7 2195.9 Spiral Wound, Nitto membrane dapat menghilangkan zat organik non-organik dan kandungan garam sampai dengan 99,8% 3 rd RO 556 7x300.9 2106.3 Spiral Wound, Nitto membrane dapat menghilangkan zat organik non-organik dan kandungan garam sampai dengan 99,8% Pemurnian Air Bersih 2050 2x530.7 1061.4 Produk air bersih pH 5,5 – 7 dan TDS <10 mg/L Pembuangan brine ke laut 4100 2x535.4 1070.8 Komposisi brine tidak berdampak pada biota laut dan lingkungan TOTAL minimum KES 29059.8 Ditambah daya untuk peralatan pendukung 50% (14592.9 mWh) TOTAL 43589.7 29059.8 + 14529.9

## 3.2 Operasional Pembangkit PLTS
Teknologi Solar Cell (SC) merupakan faktor kunci dalam pengoperasian PLTS, kemampuan SC menyerap photon dan mengonversi menjadi energi listrik dengan efisiensi tinggi menjadikan PLTS handal dan menjanjikan. SC yang digunakan pada rancangan PLTS ini dari jenis Silicon yang  ideal  dengan  jenis Perovskite.  Kapasitas  energi  listrik  pembangkit  PLTS  rata-rata  per bulan  sebesar  780.502  kWh  dengan  modul  terpasang  25,284  unit  dan  jumlah inverter sebanyak 117 unit. Kebutuhan energi listrik untuk mengoperasikan pemurnian air laut sebesar
43.589,7 kWh, sehingga potensi excess power sebesar 736.912,3 kWh (780.502 – 43.589,7) akan diekspor ke Grid PLN dan untuk rencana pengembangan kapasitas produksi pemurnian air laut menjadi air bersih tahap selanjutnya ke depan.
Gambar 9. 3D PLTS Area Per Bidang Segmen
Gambar 9 menunjukkan area PLTS memiliki enam bidang segmen dan akses masing masing bidang segmen memiliki jarak yang cukup untuk melakukan perawatan berkala.
Tabel 6. Kapasitas Daya Terpasang Per Area dan Jumlah Modul
Area Module (unit) Power (MWp) Field Segment 1 4326 1,49 Field Segment 2 3984 1,37 Field Segment 3 5224 1,80 Field Segment 4 4436 1,53 Field Segment 5 4796 1,65 Field Segment 7 2520 0,8694 TOTAL 35704 8,7094
Kapasitas  energi  PLTS  rata-rata  per  bulan  780,502  kWh  dan  energi  per  tahunnya  sebesar 9,366,022.6  kWh  (Tabel  7).  Apabila  dengan  kapasitas  energi  yang  sama  diperoleh  dari pembangkit fosil, maka dapat dihitung tingkat pengurangan CO 2 kontribusi dari pembangkit PLTS. Pada proses  pemurnian  air laut  RO setiap 1  m 3 air  bersih menghasilkan  10  kg-CO 2 e (Alhaj, dkk, 2021), maka 780.502 kWh setara dengan produksi air bersih sebesar 53,717 m 3 /h atau 53,717 x 10 kg-CO 2 e x 8 x 30 = 128.921 ton CO 2 e perbulan atau 1.547.048 ton CO 2 e per tahun
Tabel 7. Kapasitas Produksi PLTS Perbulan Bulan GHI (kWh/m2) POA (kWh/m2) Shaded (kWh/m2) Nameplate (kWh) Grid (kWh) Jan 125,6 129,9 128,6 1.062.689,4 680.226,2 Feb 123,4 124,7 123,5 1.022.312,9 660.014,7 Mar 144,9 141,2 139,6 1.150.215,8 782.257,2 Apr 138,8 128,5 127,2 1.044.536,9 754.902,8 May 154,6 134 132,8 1.084.286,7 792.930,7 Jun 147,7 123,2 122,3 993.284,7 762.196,1 Jul 166,1 138,8 137,8 1.122.170,6 846.147,9 Agu 178,3 157,7 156,6 1.285.305,3 901.535,1 Sep 170,6 161,7 160,4 1.324.621,1 836.572,3 Okt 172,2 171,9 170,3 1.410.500 858.396,3 Nov 134 138,1 136,6 1.129.115,3 736.612,2 Des 136 142,1 140,5 1.161.928,8 754.231,1 TOTAL 1792,2 1691,8 1676,2 13.790.967,5  9.366.022,6
GHI = Global Horizontal Irradiance   POA = Plane of Array
Kapasitas  energi  PLTS  perbulan  dipengaruhi  oleh  faktor  rugi-rugi,  khususnya  temperatur berkontribusi besar mengurangi produksi energi listrik, hal ini dapat dilihat pada Gambar 10 energi listrik mengalami penurunan pada bulan Februari terendah diikuti bulan Januari dan November, disebabkan dampak cuaca dan frekuensi turun hujan lebih tinggi.
Gambar 10. (a) Grafik Produksi Energi Listrik Per Bulan  dan (b) Komposisi Rugi-Rugi
(a)Produksi energi listrik per bulan
(b)Komposisi rugi-rugi
Gambar 11. Single Line Diagram PLTS
Gambar 11 menunjukkan Single Line Diagram PLTS alur proses produksi energi listrik dimulai dari  25,284  modul  menghasilkan  arus  DC  selanjutnya  dikonversi  oleh  177  inverter  untuk menghasilkan arus AC sebelum dihubungkan ke fasilitas proses pengolahan air laut dengan metode Reverse Osmosis dan dihubungkan on Grid (PLN)

## 4. KESIMPULAN
Penelitian ini merujuk pada pengembangan teknologi baru proses pemurnian air laut RO dan PLTS.  Kemampuan membrane  Cellulose  Triacetate  (CTA)  Hollow  Fiber  (HF)  memiliki keunggulan lebih tinggi karena mimiliki kehandalan memproduksi air bersih dari sumber air laut, fleksibel dalam konsumsi energi, tingkat penolakan  air garam (salt) sebesar >99,5%. Solar cell berbasis perovskite Power Conversion Efficiency (PCE) unggul dalam mengonversi daya hingga 30,5%-35%. Kebutuhan Energi Spesifik (KES) dapat ditekan hingga 50% dengan memanfaatkan  turbin  jenis  Pelton.  Pengembangan  teknologi membrane  dan  solar  cell  ini menjadi  penting bagi pelaku usaha  sektor industri  skala besar karena  dapat  meningkatkan efisiensi operasional. Dalam pelaksanaan proses pemurnian air bersih metode reverse osmosis, efisiensi  yang  tinggi  akan  diperoleh  apabila  kapasitas  produksi  air  bersih  yang  tinggi. Keunggulan utama dari PLTS ini dapat memenuhi kebutuhan KES sebesar 43,589.7 kWh untuk memproduksi  air  bersih  kapasitas  3000  m 3 per  jam,  selanjutnya  akan  berkontribusi  besar dalam mengurangi tingkat emisi CO 2 sebesar 128.921 ton CO 2 e per bulan atau 1.547.048 ton CO 2 e per tahun.

## DAFTAR RUJUKAN
Al-Kaabi, A. H., & Mackey, H. R. (2019). Environmental assessment of intake alternatives for seawater reverse osmosis in the Arabian Gulf. Journal of Environmental Management,
242, 22–30. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2019.04.051
Alhaj, M., Tahir, F., & Al-ghamdi, S. G. (2022). Life-cycle environmental assessment of solar- driven Multi-Effect Desalination ( MED ) plant. 524.
Apriani,  M.,  Hadi,  W.,  &  Masduqi,  A.  (2018).  Physicochemical  properties  of  sea  water  and bittern in Indonesia: Quality improvement and potential resources utilization for marine environmental  sustainability. Journal  of  Ecological  Engineering,  19(3),  1–10. https://doi.org/10.12911/22998993/86150
Dermawan, A., Supratomo, R. T., Wratsangka, L., Setianingsih, A., Prajoko, B., Zulhikman, E.,
Widodo, S., Afriani, I., Sukur, A., Riadi, Y. D., & Cahyani, A. (2019). Kelautan Dalam Angka. Buku, 78.
Ghaffour, N., Bundschuh, J., Mahmoudi, H., & Goosen, M. F. A. (2015). Renewable energy- driven desalination technologies: A comprehensive review on challenges and potential applications  of  integrated  systems.  In Desalination,  356,  94–114.  Elsevier  B.V. https://doi.org/10.1016/j.desal.2014.10.024
Hariyati, R., Muchamad, ;, Qosim, N., Aas, ;, Hasanah, W., Elektro, T., Tinggi, S., & Pln, T.
(2019).  Konsep  Fotovoltaik  Terintegrasi  On  Grid  dengan  Gedung  STT-PLN. Jurnal Ilmiah, 11(1).
Kencana,  B.,  Pasetyo,  B.,  Berchmans,  H.,  Agustina,  I.,  Myrasandri,  P.,  Bona,  R.,  Randy Panjaitan,  R.,  Winne.  (2018). Panduan  Studi  Kelayakan  Pembangkit  Listrik  Tenaga Surya (Plts) Terpusat. www.iced.or.id
Mugisidi, D., & Heriyani, O. (2018). Sea Water Characterization at Ujung Kulon Coastal Depth as Raw Water Source for Desalination and Potential Energy. E3S Web of Conferences,
31. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20183102005
Muhamed  Alhaj,  Furqan  Tahir,  S.  G.  A.-G.  (2021).  Life-cycle  environmental  assessment  of solar-driven Multi-Effect Desalination (MED) plant. Jurnal Ilmiah, 8.
Nakao, T., Miura, Y., Furuichi, K., & Yasukawa, M. (2021). Cellulose triacetate (Cta) hollow-
fiber  (hf) membranes  for  sustainable  seawater  desalination:  A  review.  Membranes,
11(3). MDPI AG. https://doi.org/10.3390/membranes11030183
Park, K., Kim, J., Yang, D. R., & Hong, S. (2020). Towards a low-energy seawater reverse osmosis  desalination  plant:  A  review  and  theoretical  analysis  for  future  directions.
Journal of Membrane Science, 595(2019). https://doi.org/10.1016/j.memsci.2019.117607
Rusydi, A. F. (2018). Correlation between conductivity and total dissolved solid in various type
of water: A review. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 118(1).
https://doi.org/10.1088/1755-1315/118/1/012019
Urrea, S.A., Díaz Reyes, F., Peñate Suárez, B., & de la Fuente Bencomo, J. A. (2019). Technical review,  evaluation  and efficiency of energy recovery  devices  installed in  the  Canary
Islands desalination plants. Desalination, 450(2018), 54–63.
https://doi.org/10.1016/j.desal.2018.07.013
Wang, Z., Zhang, Y., Wang, T., Zhang, B., & Ma, H. (2021). Design and energy consumption analysis of small reverse osmosis seawater desalination equipment. Energies, 14(8). https://doi.org/10.3390/en14082275
Yeo,  J.  S.,  &  Jeong,  Y.  (2020).  Pathway  toward  market  entry  of  perovskite  solar  cells:  A detailed study on the research trends and collaboration networks through bibliometrics.
Jurnal Ilmiah, 6, 2075–2085. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2020.07.029
Yousuf, R., & Qazi, G. (2021). Numerical modelling: Design and investigation of uniformly and non-uniformly  doped  absorber  layer  based  PN  homojunction  perovskite  solar  cell
variants. Solar Energy, 228(2021), 427–438. https://doi.org/10.1016/j.solener.2021.09.079
Zhao, X., Tan, H. Q., Birgersson, E., & Xue, H. (2022). Elucidating the underlying physics in a two-terminal  all-perovskite  tandem  solar  cell:  A  guideline  towards  30%  power
conversion efficiency. Solar Energy, 231(2021), 716–731.
https://doi.org/10.1016/j.solener.2021.11.029