## 1. PENDAHULUAN
Desa Baumata Kab. Kupang Nusa Tenggara Timur  (NTT)  terdapat  beberapa  UKM  yang bergerak  di  bidang  usaha  ternak  ayam.  Dalam menjalankan usahanya kedua UKM usaha ternak ayam ini biasanya membeli bibit anak ayam dari kota Surabaya. Produksi ayam potong disesuaikan  umur  pemeliharaan,  biasanya  25  - 35    hari  sudah  bisa  dipanen  (Rasyaf,  M.  2004). Berdasarkan  informasi  yang  diperoleh  oleh mitra,  dalam  setiap  memulai  produksi  biasanya membeli  bibit  anak  ayam  sekitar  1.000 ekor/kandang.  Akan  tetapi,  pada  saat  sudah mendekati  panen  akan  susut  menjadi  60%  s/d 70%,  dalam  hal  ini  sekitar  30%  s/d  40%  mati. Salah  satu  kendala  utama  yang  dihadapi  oleh mitra  yang  mengakibatkan  banyaknya  ayam mati  sebelum  di  panen,  yakni  seringnya  mati
hidup lampu listrik. Seiring dengan kondisi PLN yang mati hidup PLN, menyebabkan suhu ruang kandang menjadi tidak stabil dan mengakibatkan suhu kandang sering berubah. Perubahan suhu kandang akan mempengaruhi kondisi ketahanan tubuh bagi anak ayam/stress yang bisa menyebabkan kematian pada anak ayam. Sementara suhu udara dalam kandang yang ideal harus disesuaikan dengan umur anak ayam,  seperti Tabel 1 (http: // www. produknaturalnusantara. com/). Sebenarnya,  kondisi  ini  biasa  diatasi  dengan menggunakan  Generator
Set (Genset). Akan tetapi,  penggunaaan genset ini bisa menimbulkan  masalah baru bagi anak ayam, karena  mengeluarkan suara yang bising. Hal ini  menyebabkan  anak ayam  menjadi  kaget,  dan berlarian  sehingga menyebabkan  anak  ayam

## APLIKASI SOLAR SEL PADA USAHA AYAM POTONG KAMPUNG DAUN DALAM MENGURANGI BIAYA PENGGUNAAN ENERGI LISTRIK

## Abdul Wahid dan Sri Kurniati
Jurusan Fisika Fakultas Sains dan Teknik Universitas Nusa Cendana, Kupang Jl. Adisucipto, Penfui-Kupang, Nusa Tenggara Timur E-mail: awundana@gmail.com
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Sains dan Teknik Universitas Nusa Cendana, Kupang Jl. Adisucipto, Penfui-Kupang, Nusa Tenggara Timur E-mail: sri_kurniatia@yahoo.com

## A B S TR AK
Paper  ini bertujuan untuk mengaplikasikan teknologi solar sel dalam mengurangi biaya penggunaan energi listrik pada Usaha Ayam potong di Daerah Kampung Daun- B aumata. Melalui aplikasi alat ini, m aka usaha pete rnakan ayam poton g yang  berlok asi  di  daerah B aumata dapat  memberikan  solusi  ketika  terjadi  pemadaman listrik dan sekaligus dapat mengurangi biaya operasional penggunaan energy listrik yang berasal dari PLN. Pada  sistem  desain  alat ini  dipasang  panel  solar  sel 100 Wp, aki  untuk  pengisian  energi listrik 140 Ah, dan inverter 1300 Watt untuk menghidupkan lampu neon dan penyediaan sumber e nergi. Metode yang digunakan adalah mengaplikasikan panel solar  sel untuk  mengisi aki dan merubah tegangan DC dari  aki  melalui  inverter  menjadi  tegangan  AC. H asil penelitian diper oleh  penurunan  pembayaran  listrik dimana sebelumnya  menggunakan  energy  listrik  sebesar 3 . 6 kwh / malam  dengan 3 buah  lampu  pijar  sebesar 300 Watt. B erdasarkan  hasil  analisis  diperoleh penghematan  penggunaan  energi  listrik  yang  berdampak pada  efisiensi pembayaran  listrik. Dalam 1 kandang  menggunakan 3 bola  lampu  pijar  dengan  daya  masing- masing 100 Watt. Setiap  malam  dinyalakan  selama 12 jam (jam  18.00 – 6.00). Artinya  energi  yang digunakan  W = P.h ( Kwh ) atau 0 . 3 kw x 1 2  jam = 3 . 6 Kwh. Jika  harga  listrik  per kwh ( Januari  2 017) sebesar Rp 1 . 467 ,2 8 , maka diperoleh penghematan pembayaran listrik sebesar: Rp 1 . 467 ,2 8 x 3 . 6 = Rp 5 .2 8 2,2 1/ malam atau 158 . 466/ bulan
Kata Kunci: Solar Sel, Ayam Potong, H emat Energi
banyak  mati  akibat  saling  bertabrakan.  Di  sisi lain,  penggunaan  Genset  dapat  meningkatkan biaya  operasional  dengan  adanya  penggunaan bahan bakar minyak (BBM).

## Tabel 1.1 Suhu Udara dalam kandang yang
Ideal Umur (hari) Suhu ( 0 C) 01 – 07 34 – 32 08 – 14 29 -27 15 – 21 26 -25 21 – 28 24 – 23 29 – 35 23 – 21 Dengan  melihat  kondisi  ini,  salah  satu metode yang dapat dilakukan adalah menerapkan  teknologi  tepat  guna,  agar  dapat membantu  menangani  kesulitan  dari  kedua mitra.  Di    lokasi  UKM  terdapat  potensi  energi matahari yang bisa dimanfaatkan untuk mengatasi  kendala  yang  dihadapi  mitra.  Data Stasiun Klimatologi
Lasiana-Kupang menunjukkan, bahwa lokasi daerah ini mempunyai  beberapa  potensi  alam  yang  bisa dimanfaatkan,  salah  satunya  adalah  potensi energi  matahari  yang  mempunyai  intensitas cahaya  paling  rendah  pada  bulan  Januari 173.304  dan  yang  paling  tinggi  pada  bulan September  271.830  (Badan  Meteorologi  dan Geofisika. 2007).
Oleh  karena  itu,  pengembangan  dan implementasi  sumber  energi  terbarukan  yang ramah  lingkungan,  seperti  energi  matahari merupakan  salah  satu  solusi  untuk  mengatasi kendala  yang  dialami  oleh  usaha  peternak  ayam Potong.  Hal  ini  sejalan  dengan  keinginan Pemerintah  yang  telah  menyiapkan  berbagai peraturan  untuk  mengurangi  ketergantungan terhadap  bahan  bakar  fosil  (Ditjen  Listrik  dan Pemanfaatan Energi. 2004). Misalnya, Kebijakan  Umum Bidang Energi (KUBE) tahun 1980 dan Keputusan Menteri Pertambangan  dan Energi No 996.K/43/MPE/1999 tentang prioritas penggunaan  bahan  bakar  terbarukan  untuk produksi  listrik  yang  hendak  dibeli  PLN (Indartono,  Y,S.,  2005).  Akan  tetapi,  pada tataran  implementasi  belum  terlihat  adanya usaha  serius  dan  sistematik  untuk  menerapkan
energi  terbarukan  guna  substitusi  bahan  bakar fosil.
Saat  ini  sumber  energi  alternatif  merupakan suatu kebutuhan yang mendesak akibat berkurangnya  sumber  energi  fosil.  Salah  satu diantaranya  adalah  sistem  photovoltaik  (PV) seperti  solar  sel  yang  merupakan  sumber  energi yang  paling  menjanjikan  (Y.  Sukamongkol, 2002 dan Tegu Utomo, 2006). Namun salah satu kekurangan  dari  solar  sel  ini  adalah  mempunyai tegangan keluaran arus searah (DC) dengan daya yang  relatif  masih  kecil.  Oleh  karena  itu  untuk menggunakan  solar  sel  dengan  kapasitas  besar seperti  menggerakkan  pompa  air  atau  peralatan lain  yang  mempunyai  input  tegangan  AC,  maka harus  dirubah  melalaui    inverter  AC.  Inverter AC  merupakan  suatu  peralatan  yang  dapat mengubah tegangan DC (keluaran dari solar sel) menjadi  tegangan  AC  dengan  daya  yang  lebih besar. Tujuan dari kegiatan ini adalah mengaplikasikan panel solar sel yang  mengubah energi  matahari  menjadi  energi  listrik  untuk kebutuhan  persediaan  energi  listrik  bagi  usaha peternak  ayam  potong  dalam  menanggulangi mahalnya  biaya  energi  listrik  dari  PLN  dan mengantisipasi  pada  saat terjadinya  pemadaman listrik dari PLN.

## 2. METODE

## 2.1 Metodologi
Adapun  metodologi  yang  digunakan  dalam kegiatan ini adalah:
1. Pengambilan  data  klimatologi  pada  lokasi kegiatan,  yang  meliputi:  data  radiasi  rata- rata harian, intensitas radiasi bulanan, cuaca hujan dan temperatur udara.
2. Pengujian  pengaruh  kemiringan  sel  surya terhadap energi yang dibangkitkan.
3. Membuat  dan  membangun  sumber  energi listrik  alternatif  yang  menggunakan  panel solar sel  dengan  kapasitas 1300 watt (Dapat melayani 1 kadang ayam).

## 2.2 Prosedur Kegiatan
Adapun prosedur yang akan dilakukan adalah: • Membuat dan membangun sistem pembangkit energi listrik dengan
menggunakan solar sel.
• Mengaplikasikan  panel  solar  sel  100  Wp untuk mengisi aki 100 Ah.
• Melakukan  analisis  kinerja  alat,  dalam  hal ini lama pengisian aki, kemampuan daya aki dalam melayani beban penerangan
khususnya di malam hari.

## 2.3 Alat dan Bahan yang Digunakan
Alat  dan  Bahan  yang  digunakan,  sebagai berikut:
1. Satu  panel  solar  sel  dengan  daya  100  Wp  / 24 Volt.
2. Satu Buah Aki 100 Ah / 12 Volt.
3. Satu  modul  solar  charger  kontroller  12/24 Volt.
4. Satu buah inverter  (DC – AC) 1300 Watt.
5. 3  buah  lampu  DC  (Led)  dengan  daya masing-masing 5 Watt.
6. Rumah  panel  dan  perangkat  kabel  NGA  1,5 mm.
7. Kabel instalasi secukupnya.

## 2.4 Desain Alat
Rangkaian  secara  blok  diagram  yang diaplikasikan dalam kegiatan dapat dilihat dalam Gambar 1.
Gambar 1 Desain Instalasi Penerangan yang menggunakan  Panel Solar Sel dengan kapasitas daya 1300 Watt

## 2.5 Analisis Data
Dalam  kegiatan ini ada beberapa persamaan yang  digunakan  untuk  menganalisis  data, diantaranya:
1. Lama  modul  mendapatkan  sinar  global  = Jumlah  Sinar  Global  (Wh/m 2 :  Maksimun Sinar Global 1000 Wh/m 2 (Kessler, 1995:16). .......................................(pers. 1) 2. Energi yang dihasilkan modul surya (Wh/hari)  =  Daya  nominal  modul  (Watt)  x Lamanya  modul  mendapatkan  sinar  global (hour), (Kessler, 1995:16)......................................,.. (pers. 2). 3. Jumlah  minimun  modul  =  Energi  elektrik harian  yang  dibutuhkan  beban  (Wh/hari)  x Keluaran  harian  modul  (Wh/hari  pada  12 Volt)  :  Efisiensi  Pengisian  Baterai  (%), (Robert, 1991: 182) ). ......................................................... (pers. 3). 4. Efisiensi Modul η= 𝑃𝑜𝑢𝑡 𝑃𝑖𝑛 = 𝑃𝑜𝑐.𝐼𝑠𝑐.𝐹𝐹 𝑆.𝐹 ),
(Fransk Kreith 1982: 179) .......... (pers. 4) Dimana:
Voc = Tegangan open circuit (Volt)
Isc   = Arus short circuit (Ampere)
FF   = Faktor pengisian
S     = Luas permukaan modul (m 2 )
F     = Intensitas radiasi matahari yang diterima (watt/m 2 ) 5. Persamaan yang digunakan untuk menentukan faktor pengisian (FF): FF = 𝑉𝑚.  𝐼𝑚 𝑉𝑜𝑐.𝐼𝑠𝑐 (Bansai, 1990: 178), (.......................pers. 5) Dimana: Voc = Tegangan open circuit (Volt) Isc   = Arus short circuit (Ampere) Vm  = Tegangan Nominal (Volt) Im   = Arus Nominal (Ampere) 6. Total kapasitas baterai yang dapat digunakan (Ah pada 12 volt) = Total energi harian ke beban (Wh/hari) x Periode penyimpanan : 12.   (Robert, 1991: 184),....................... (Per 6)
7. Jumlah minimun baterai  yang diperlukan= Total kapasitas yang dapat digunakan  x 100%  : Kapasitas nominal untuk 12 V (Ah) : 80%, , (Robert, 1991: 184)  ............(Per. 7)
8. Arus Beban (Ampere) = Total daya Beban (Watt) : Tegangan Sistem (Volt) (Kessler, 1995:
15)...............................................(Per. 8)

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Hasil Pengujian

## 3.1.1 Spesifikasi Modul Solar Sel
Dalam  kegiatan  ini  digunakan  1  modul panel  solar  sel  100  Wp  dengan  spesifikasi sebagai  berikut:  model  SM50;  jumlah  sel  36; baterai 12V / 100Ah; spesification At 1000W/m 2 ;  daya  keluaran  maksimun  50  Watt; open  CKT  600  V;  copper  only  600  V;  arus hubung  singkat  (I sc )  3,4  A;  arus  nominal (I Rated) 3,05 A; tegangan rangkain terbuka  21,4; tegangan nominal 16,6 V; seri  10  A;  lebar  35 cm; panjang 130 cm.

## 3.1.2 Perencanaan Sistem Solar Sel
- Data Beban

## Tabel 1 Data Beban
N o. Jumlah Lampu Jenis Peralatan Jumlah Daya yang terpaka i Lama Operasi (jam) Energi/har i (kWh/hr) 1. 3 Lampu LED DC 15 12 1.8 Total Beban 15 1.8 - Kapasitas Baterai (Aki) yang diperlukan
Dengan  mengambil  satu    baterai  (aki) dengan  kapasitas  nominal  100  Ah,  maka diperoleh:
• 100 Ah x 80% : 100% = 100 Ah. Kapasitas  yang  dapat  digunakan  sampai umur daur  adalah:
• 100Ah x 615 = 61.00 Ah Bila ditetapkan periode penyimpanan selama
2 hari, maka dengan menggunakan persamaan  7 total kapasitas baterai yang digunakan adalah:
• 615  Wh/hari  x  2  hari:  12  Volt  =  102,5  Ah (pada Aki 12 Volt).
Kemudian  dengan  mnggunakan  persamaan  8, dapat  ditentukan  jumlah  baterai  (aki)  yang diperlukan, yaitu:
• 102,5    x  100%  :  100Ah  :  80%  =  1,2  =  1 buah aki (100 Ah / 12 Volt)
Dengan  berdasarkan  dari  perhitungan  ini,  maka dalam  kegiatan  ini  digunakan  1  aki  100  Ah/  12 Volt.

## 3.1.3  Data  Pengujian  pada  Modul  PV Berdasarkan Waktu
Pengujian  dilakukan  untuk  mengetahui keluaran tegangan modul solar sel mulai pukul 8 pagi  sampai  pukul  13.00  siang  hari  pada  tgl  1 Agustus 2017 (cerah) dengan kemiringan modul 30 o .  dan  ketinggian  2  m,  yakni  seperti  dalam Tabel 2.

## Tabel 2 Hasil Pengujian Modul Solar Sel Berdasarkan Waktu
Waktu Hasil Pengukuran V rated (Volt) V oc (Volt) I rated (Ampere) I sc (Ampere) 08.00 13,18 19,07 0,15 1,3 09.00 13,80 19,08 0,18 1,8 10.00 13,96 19,08 0,14 2,5 11.00 19,19 19,16 0,15 2,7 12.00 19,19 19,25 0,15 2,8 13.00 19,17 19,10 0,15 2,5

## \

## Gambar 2 Hasil Pengukuran Tegangan
Dari  grafik  ini  terlihat  bahwa  tegangan  nominal (V rated ) dari modul mengalami fluktuasi tergantung  intensitas cahaya dan  waktu. Artinya
0 5 10 15 20 25 8 9 10 11 12 13 Ax is T it le Waktu (Jam) Hasil Pengukuran
Vrated (Volt)
semakin  panas  matahari,  maka  tegangan nominal  semakin  meningkat.  Hal  ini  terlihat bahwa  ketika  pukul  08.00  tegangan  nominal yang  terukur  adalah  13,18  Volt,  tetapi  pada pukul  10,00  mencapai  13,  96  Volt.  Kemudian dari  pukul  10  sampai  pukul  12.00  terjadi kenaikan yanga cukup drastics, yakni 19,19 Volt dan  sedikit  mengalami  penurunan  ketika  berada pada pukul 13.00, yakni 19,17 Volt.

## 3.1.4    Data  Pengujian  pada  Modul  PV Berdasarkan Sudut Kemiringan
Pengujian ini dilakukan untuk pengetahui pengaruh  kemiringan  modul  terhadap  keluaran tegangan modul.Pengukuran dilakukan pada saat matahari berada pada puncak panas yakni pukul 12 siang, seperti yang terlihat dalam Tabel 2.

## Tabel 3. Hasil Pengujian Modul Solar Sel Berdasarkan Sudut Kemiringan
Derajat Hasil Pengukuran V rated (Volt) V oc (Volt) I rated (Ampere) I sc (Ampere) 5 o 21,95 21,68 0,8 2,7 10 o 21,25 21,65 0,9 2,7 15 o 20,65 20,45 0,10 2,7 20 o 20,47 20,85 0,13 2,7 25 o 19,20 19,95 0,14 2,8 30 o 19,19 19,25 0,15 2,8 Berdasarkan data pengujian
Tabel 3 menunjukkan bahwa besarnya tegangan nominal solar  sel  dintentukan  juga  oleh  posisi  solar  sel. Hal  ini  terlihat  bahwa  semakin  kecil  sudut penempatan  posisi  modul,  maka  semakin  besar tegangan  nominal  yang  dihasilkan.Kemudian Tabel  4  memperlihatkan  data  perhitungan  daya pada  modul  berdasarkan  sudut  kemiringan. Rumus yang  digunakan dalam perhitungan daya menggunakan persamaan 8.

## Tabel 4 Data Perhitungan Daya Berdasarkan Sudut Kemiringan pada Waktu Puncak
(Pukul 12.00)
Derajat Daya Output (Watt 5 o 59,265 10 o 57,373 15 o 55,755 20 o 55,242 25 o 55,9 30 o 53,732

## 3.2 Pembahasan
Berdasarkan  hasil  pengujian  yang  telah dilakukan  (Tabel  3)  diperoleh  informasi,  bahwa posisi  5 o merupakan    posisi  yang  bagus  untuk mendapatkan  tegangan  maksimun,  yakni  21,9 Volt.  Akan  tetapi,  pada  pengisian  beban    arus nominal  tidak  maksimal  atau  tidak  terisi  penuh, yakni  0,8  A.  Dibandingkan  dengan  pada  posisi kemiringan  25 o ,  dengan  tegangan  maksimun 19,20  Volt  dan  arus  nominal  2,8  A.    Selain  itu, tegangan  nominal  yang  dihasilkan  oleh  modul yanag  kemiringannya  25 o lebih  bertahan  lama dibandingkan  dengan  modul  kemiringan  lebih kecil  (5 o ).Hal  ini  terjadi  karena  modul  yang dengan  kemiringan  25 o dapat  menyerap  cahaya matahari  mulai  dari  pagi  hari  sehingga  beban dapat  terisi  mulai  dari  pagi.Dengan  demikian daya  yang  diserap  oleh  beban  dapat  bertahan lama  dibandingkan  dengan  modul  kemiringan antara  5 o -  20 o .  Hal  ini  terjadi  karena  modul tersebut  hanya  dapat  menyerap  sinar  matahari pada  siang  antara  pukul  11.00  sampai  12.00, sedangkan  pada  pagi  hari  tidak    langsung mengenai  permukaan  modul  solar  sel  sehingga beban  hanya  terisi  pada  saat  matahari  sudah tepat berada di atas permukaan modul.
Selanjutnya, dari hasil kegiatan ini diperoleh informasi bahwa efisiensi dari keluaran tegangan modul  solar  sel  sangat  tergantung  dari  sinar matahari.Semakin tinggi intensitas cahaya matahari, maka semakin bagus keluaran tegangan  solar  sel  untuk  mengisi  aki  yang dipasang dengan menggunakan kontrol otomatis. Fungsi  dari  kontrol  otomatis  ini  adalah  jika  aki sudah  terisi  penuh,  maka  akan  memutuskan hubungan antara panel solar sel  dengan aki. Hal ini  dapat  dilihat  dari  lampu  indikator  lampu kontrol, jika lampu sudah berwarna hijau berarti aki  sudah  penuh,  sedangkan  bila  lampu  masih berwarna merah, maka aki belum penuh.

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  pengujian  yang  telah dilakukan,  maka  dapat  disimpulkan  sebagai berikut:
- Efisiensi  keluaran  tegangan  dari  panel modul  solar  sel  ditentukan  oleh  posisi kemiringan  dari  panel  solar  sel  dan intensitas cahaya matahari.
- Semakin  tinggi  intensitas  cahaya  matahari semakin  tinggi  efisiensi  keluaran  modul solar sel.
- Posisi  kemiringan  penempatan  solar  sel pada  lokasi  kegiatan  berada  pada  posisi 25 O .
- Berdasarkan  hasil  perhitungan  diperoleh penghematan  penggunaan  energi  listrik yang berdampak pada efisiensi pembayaran listrik.  Dalam  1  kandang  menggunakan  3 bola  lampu  pijar  dengan  daya  masing- masing 100 Watt. Setiap malam dinyalakan selama  12 jam (jam 18.00  – 6.00). Artinya energi  yang  digunakan  W=  P.h  (Kwh)  atau 0.3  kw  x  12  jam  =  3.6  Kwh.  Jika  harga listrik  per  kwh  (Januari  2017)  sebesar Rp1.467,28,  maka  diperoleh  penghematan pembayaran  listrik  sebesar:  Rp1.467,28  x
3.6 = Rp5.282,21/malam atau 158.466/bulan 5. DAFTAR PUSTAKA
[2] Indartono, Y,S., Pengembangan Energi
Terbarukan sebagai Energi Aditif di Indonesia , 2005.
[3] Kessler, R. Nutzi. Photovoltaik ,
Malang, VEDC , 1995.
[4] Roberts, Simon. 1996. Solar Electicity. A Practical Guide to Designing and
Installoing Small Photovoltac System , New York, Prentice Hill.
[5] Teguh Utomo. Kajian Kelayakan Sistem Photovoltaik sebagai Pembangkit Daya Listrik Skala Rumah Tangga. Proceedings EECCIS. Universitas Brawijaya , 2006.
[6] Y. Sukamongkol, S. Chungpaibulpatana,
W. Ongsakul. A Simulation Model for Predicting the Performance of A Solar
Photovoltaic System With Alternating Current Loads. Renewable Energy, No. 27, pp. 237-258 , 2002.

## [7] UCAPAN TERIMA KASIH
Terima kasih diucapkan kepada RISTEK – DIKTI yang telah membiayai kegiatan ini dan LPM Undana yang memfasilitasi atas terselenggaranya kegiatan program Tahun 2017 ini. Pengembangan Pemanfaatan Energi Alternatif.  Makalah  Disampaikan  Pada Diskusi di P2E-LIPI dengan tema
Pengembangan Sumber Daya Energi Alternatif: Upaya Mengurangi Keter gantungan Terhadap Minyak. 2004
[1] Ditjen   Listrik   dan  Pemanfaatan   Energi.