## Kajian Kelayakan Solar Rooftop On-Grid untuk Kebutuhan Listrik Bengkel Mesin di Polinema
ASRORI ASRORI 1 , ACHMAD FAJAR RAMDHANI 2 , PIPIT WAHYU NUGROHO 3 , IRWAN HERYANTO ERYK 4
1,2,3 Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Malang, Indonesia 4 Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang, Indonesia Email : asrori@polinema.ac.id
Received 6 Juni 2022 | Revised 21 Juli 2022 | Accepted 26 Juli 2022

## ABSTRAK
Penelitian  ini  bertujuan  melakukan  studi  kelayakan  berupa  perencanaan, simulasi dan analisis teknis maupun ekonomis pemasangan solar rooftop sistem on-grid  di  gedung  Teknik  Mesin  Politeknik  Negeri  Malang  (Polinema).  Metode perencanaan dan simulasi menggunakan software PvSyst 6.88. Kajian kelayakan instalasi  solar  rooftop  ini  berdasarkan  :  Net  Present  Value  (NPV),  Profitability Index (PI) dan Pay Back Period (PBP).Kebutuhan listrik di bengkel mesin adalah 505,8  kWh/hari.  Daya  Rencana  solar  rooftop  sebesar  332  kWh  (65,6%)  dan sisanya dari PLN. Hasil  simulasi diperoleh panel surya tipe monocrystalline 440 Wp  sebanyak  169  unit  dan  6  unit  inverter  jaringan  12  kVa.Energi  listrik  yang diproduksi dapat mencapai 101,6 MWh/tahun. Performa sistem sebesar 83,63%. Modal awal adalah Rp. 1.281.440.000,00, NPV adalah Rp. 919.842.956,00, dan PI  bernilai  1,72.  Sehingga  estimasi  PBP  adalah  11,18  tahun.  Sehingga berdasarkan  aspek  teknis  dan  aspek  ekonomis,  proyek    Solar  Rooftop  On-Grid ini dinilai layak dilaksanakan.
Kata kunci : studi kelayakan, tenaga surya, solar rooftop, on-grid, PvSyst

## ABSTRACT
The purpose of this research is to conduct a feasibility study on installing a solar rooftop  on-grid  system  at  the  State  Polytechnic  of  Malang's  Mechanical Engineering  building,  which  will  include  design,  simulation,  and  technical  and economic  analysis.PvSyst  6.88  software  is  used  in  the  planning  and  simulation methods.Analysis  of  investment  feasibility  consists  of  Net  Present  Value  (NPV), Profitability Index (PI), and Pay Back Period (PBP). The electricity demand in the machine workshop reaches 505.8 kWh/day. The solar rooftop solar plan power is 332 kWh (65.6%) and the rest is from PLN. The simulation results obtained 169 units of 440 Wp monocrystalline solar panels and 6 units of 12 kVa grid inverters. The  electrical  energy  produced  can  reach  101.6  MWh/year.  The  performance ratio  is  83.63%.The  total  investment  is  IDR  1,281,440,000with  an  NPV  of  IDR 919,842,956, and PI is 1.72. So the estimated PBP is 11.18 years. So based on the  technical  and  economic  aspects,  the  Solar  Rooftop  On-Grid  project  is considered feasible.
Keywords : feasibility study, solar energy, solar rooftop, on-grid, PvSyst

## 1. PENDAHULUAN
Saat ini energi menjadi kebutuhan vital bagi umat manusia. Permintaan energi global terus mengalami  peningkatan  secara  ekponensial,  sehingga  dapat  menimbulkan  dampak  dalam berbagai sektor. Selama satu abad, dunia masih mengandalkan energi konvensional (bahan bakar fosil) yang sifatnya tidak ramah lingkungan, seperti batubara, gas, dan minyak bumi. Sementara  itu,  sumber  daya  alam  minyak  bumi  semakin  langka  dan  mahal  harganya. Diprediksi  cadangan  sumber  energi  fosil  di  seluruh  dunia  akan  habis,  seperti  minyak  bumi pada tahun2050, gas alam di tahun 2090, dan batu bara diperkirakan bertahan hingga tahun 2200 (Zou, dkk, 2016) . Oleh karena itu diperlukan alternatif secepatnya untuk memenuhi kebutuhan  energi  dunia  kedepannya.  Salah  satu  strateginya  adalah  penggunaan  sumber yang  dapat  diperbaruhi  atau  energi  baru  terbarukan.  Energi  Baru  Terbarukan  (EBT) mempunyai sustainability  sepanjang  masa  seperti  pancaran  sinar  matahari,  angin,  dan  air.
Salah satu bentuk EBT yang hampir terdapat disemua wilayah permukaan bumi adalah sinar matahari.  Energi radiasi matahari  ini  dapat  diexplorasi melalui dua cara yaitu  pemanfaatan energi  panas  ( solar  thermal)  dan  energi  foton  (photovoltaic)  yang  ditangkap  dengan  sel surya/panel  surya  untuk  dikonversikan  menjadi  energi  listrik (Kalogirou,  2009) .  Inti matahari mengeluarkan energi reaksi nuklir fusi sebesar 3,8 x 10 20 MW. Permukaan matahari mengeluarkan  energi  kurang  lebih  63  MW/m 2 .  Energi  ini  diradiasikan  kesemua  arah kepenjuru  alam  semesta,  sedangkan  radiasi  yang  mencapai  bumi    sekitar  1,7  x  10 11 MW. Energi  matahari  yang  mencapai  bumi  sekitar  30  %  nya  saja.  Namun  demikian,  kebutuhan energi di bumi dalam setahun cukup diambil dari pemanfaatan energi matahari yang bersinar hanya setengah jam (Duffie & Beckman, 2021) .
Sementara  itu,  wilayah  Indonesia  terletak  pada  zona  tropis  khatulistiwa  dengan  rata-rata radiasi matahari berkisar 4,8 kWh/m 2 /hari. Sumber energi matahari yang begitu besarnya ini, masih belum menjadi sekala prioritas (Ali & Windarta, 2020) . Selain itu, kondisi geografis dan  topografis  sebagai  negara  kepulauan,  menyebabkan  pemerintah  kesulitan  untuk memenuhi kebutuhan listrik melalui jaringan ( grid) konvensional. Namun demikian, dengan adanya  regulasi  pemerintah  (Permen  ESDM  No.  26  Tahun  2021)  dan  ditunjang  pesatnya teknologi,  memungkinkan  masyarakat  umum  maupun  instansi  di  Indonesia  dapat membangun  pembangkit  listrik  tenaga  surya  (PLTS)  Atap  ( solar  rooftop)  secara  mandiri dengan harga yang terjangkau (EBTKE, 2021) . PLTS Atap yang dapat dikembangkan dapat dengan sistem On-Grid maupun Off-Grid (Jufrizel & Irfan, 2017) (Putri, dkk, 2020).
Dalam kurun  lima  tahun  terakhir,  perkembangan  teknologi  panel  surya maju  secara  pesat. Ditambah  lagi  dengan  adanya  kepastian  regulasi  pemerintah,  akan  berdampak  pada pengembangan  EBT  khususnya  tenaga  surya.  Aplikasi  panel  surya  untuk  pemenuhan kebutuhan  listrik  untuk  sekala  rumah  tangga  ataupun  untuk  fasilitas  umum,  juga  mulai diteliti dan dikembangkan.Perencanaan, estimasi dan perancangan dari sebuah sistem PLTS Atap  untuk  lokasi  pabrik,  fasilitas  umum  atau  tempat  tinggal  untuk  sekala  menengah  (10 kW-100  kW),  biasanya  didahului  dengan  analisis  studi  kelayakan (Rega,  dkk,  2021) (Hajir,  dkk,  2022) .  Namun  demikian,  terdapat  beberapa  peneliti  yang  langsung menerapkan  sistem  PLTS  sederhana  untuk  diinstal  dibeberapa  lokasi  dengan  jenis  dan kapasitas  bervariasi (Tambunan,  dkk,  2020)  (Asrori,  dkk,  2021) .  Pengaruh  beberapa variabel  ( shadow,  kecepatan  angin,  temperaturpanel,  dll)  terhadap  karakteristik  dan  unjuk kerja pada instalasi PV-Module juga banyak dilakukan penelitian. Hasilnya dapat memberikan data  dukung  dalam  aplikasi  di  lapangan (Saodah &  Utami, 2019) (Asrori, dkk, 2019) (Hidayat, dkk, 2019) .
Sistem PLTS tersusun dari beberapa komponen utama yaitu panel surya ( PV-Module), Solar Charger Controller (SCC), baterai, dan inverter serta komponen pendukung lainnya. Sistem instalasi  PLTS  terdiri  dari On-Grid,  Off-Grid  dan  Hybrid  System (Parastiwi,  dkk,  2018) . PLTS Off-Grid  merupakan  sistem  pembangkitan  yang  tidak  terhubungan  dengan  jaringan sumber listrik lainnya ( stand-alone), misalnya PLN. Kelemahan sistem ini adalah listrik tidak dapat digunakan pada saat kondisi hujan/mendung atau malam hari. Sehingga sistem Off- Grid ini memerlukan energy storage berupa baterai (Muslim, dkk, 2020) .
PLTS On-Grid  merupakan  sistem  jaringan  yang  terhubung  dengan  jaringan  listrik  PLN. Sistem ini tidak menggunakan baterai, sehingga secara investasi awal jaringan On-Grid bisa mengurangi hingga 50% dibanding Off-Grid. Apabila sudah terhubung dengan jaringan listrik PLN maka inverter On-Grid baru dapat berfungsi (Sianipar, 2014) . Jenis On-Grid ini akan mempunyai  kinerja  yang  optimal  juga  digunakan  pada  siang  hari,  karena  bisa  langsung disuplai dari panel surya. Sistem ini juga dikenal dengan net-metering, dimana terjadi proses import-export arus listrik. Metode ini, memungkinkan seorang pelanggan akan mengekspor arus ke PLN apabila listrik hasil panel surya yang dipasang berlebih. Begitu juga sebaliknya, jika  kekurangan  maka  listrik  bisa  diimpor dari  PLN.  PLTS  Atap  tipe  ini  cocok  diterapkan  di gedung  perkantoran,  pabrik,  fasilitas  umum, home  industry  dan  perumahan.  Pemasangan solar  rooftop  tersebut  dapat  mengurangi  pengeluaran  biaya  listrik  secara  signifikan (Haq, dkk, 2021) .
PLTS Hybrid  adalah  hibrida  jaringan  listrik  dari  pembangkit  tenaga  surya  dengan  sumber pembangkit listrik yang berbeda, misalnya tenaga mikrohidro (PLTMH), tenaga bayu (PLTB), atau tenaga diesel (PLTD) (Syahrial, dkk, 2018) . Sistem ini merupakan alternatif terbaik untuk daerah terpencil yang tidak terjangkau jaringan PLN dan Sistem pembangkit lainnya, seperti PLTD. Sehingga PLTS hybrid juga feasible untuk diterapkan di Indonesia, khususnya wilayah bagian timur. Jenis hybrid pada umumnyamenggunakan energi listrik utama (primer) berupa energi EBTdan sumber energi listrik lainnya sebagai pembangkit sekunder (Hidayat, dkk, 2019) .
Seiring  dengan  perkembangan  teknologi  PLTS  tersebut  banyak  peneliti  yang  melakukan analisis/kajian  berkaitan  dengan  aspek  teknis  maupun  ekonomis,  khususnya  instalasi  PLTS Atap ( solar rooftop) di Indonesia. Metode analisis teknis dan ekonomis dari sistem instalasi PLTS  yang  direncanakan  tersebut,  banyak  menggunakan  berbagai  aplikasi software  dan algoritma, misalnya: Genetic Algorithm, PSO, SAM, HOMER, MATLAB, Grhyso, ETAP, Arena, PV-DesignPro,  Hybrid2,  PvSyst,  Insel,  Solsim,  Watsun-PV (Manullang,  dkk,  2020) (Alfaridzi,  dkk,  2020) . Penggunaan software PVSys  untuk  menganalisis kelayakan  teknis dan  ekonomis  proyek  pemasangan  PLTS  Atap  ( solar  rooftop)  di  Instansi  pendidikan (kampus/sekolah),  banyak  dilakukan  oleh  beberapa  peneliti.  Kajian  kelayakan  proyek solar rooftopsistem  off-grid  untuk  fasilitas gedung  kampus  yang dilakukan  menghasilkan analisis ekonomis. Selain itu juga informasi tentang spesifikasi komponen utama sistem off-grid yang dirancang yaitu PV-Modul, solar charger controller dan baterry yang digunakan (Al Bahar & Maulana, 2018) . Pada sistem Off  Grid juga  dilakukan  analisis  kondisi baterai  (DoD/SoC), sistem string rangkaian PV-module, penambahan komponen seperti inverter dan Automatic Transfer  Switch  (ATS)  demi  meningkatkan  efisiensi  dan  kehandalan  sistem (Ali,  dkk, 2020) .
Sedangkan beberapa peneliti lain, menggunakan software PVSyst untuk mengkaji kelayakan solar  rooftop  tipe  On-Grid.  Dengan  mempertimbangkan  berbagai  parameter  input,  hasil analisis  diperoleh  beberapa  informasi,  misalnya:  konfigurasi  instalasi  sistem,  spesifikasi komponen,  dan  manajemen  energi  sehingga  dapat  diketahui performance  ratio  atau
kehandalan  sistem  yang  dirancang (Fuaddin  &  Daud,  2020) .  Selain  itu,  salah  satu keunggulan dari Software PVSyst ini dapat tersinkronisasi dengan database yang bersumber dari data meteorologi atau google map, dan adanya update database komponen real yang ada  di  pasar.  Sehingga  dapat  dihasilkan  sebuah  simulasi/rancangan  sistem  PLTS  sesuai dengan  kondisi  nyata (Husnayain  &  Luthfy,  2020) .  Perencanaan  PLTS rooftop  dengan PVSyst akan menghasilkan rekomendasi desain teknis dan tingkat kehandalan pembangkitan berupa performance  ratio  (PR).  Dimana  suatu  indikasi  kelayakan  suatu  sistem  yang dirancang  tersebut  jika  nilai  PR  lebih  besar  0,6.  Sedangkan  analisis  kelayakan  proyek dihitung berdasarkan Net Present Value (NPV), Benefit Cost Ratio (BCR) dan Payback Period (PP). Sehingga dari hasil kajian aspek teknis dan ekonomi ini, diperoleh rekomendasi bahwa proyek yang direncanakan layak ( feasible) dilakukan (Rafli, dkk, 2022) .

## 2. METODE PENELITIAN

## 2.1 Alur Perencanaan
Metode  Analisis  kelayakan  proyek  menggunakan software  PVSyst  Ver.  6.88.  Lokasi pemasangan Solar  Rooftop  pada  koordinat    7,9553  °LS  dan  112,6125  °BT.  Diagram  alir penelitian  pada  perencanaan Solar  Rooftop  di  Gedung  Teknik  Mesin Polinema,  ditunjukkan dalam Gambar 1.
Gambar 1 . Flow Chart Perencanaan
Perencanaan kelayakan solar rooftop  ini, meliputi: 1  Pemetaan lokasi. 2  Pengukuran radiasi matahari secara langsung di lokasi. 3  Perhitungan konsumsi listrik bengkel mesin perkakas.
Data Skunder:
- Meteonorm - Google Map
Data Primer : - Beban Listrik
- Luasan Atap
- Radiasi Matahari
- Temp. Lingkungan - Kecepatan Angin Pengambilan Data Studi Literatur START Apakah data real dan proyek Layak ? YA Analisa dan Pembahasan Simpulan END Perhitungan Ekonomis Data eksisting: - Umur Proyek - Suku bunga acuan
- Harga Jual Listrik Simulasi dengan PVSyst :
 Spesifikasi PV
 Spesifikasi Inverter
TIDAK
4  Melakukan  simulasi  dengan PVSyst  software  untuk  mengetahui  hasil  efisiensi  komponen PLTS yang dirancang. 5  Perhitungan ekonomi kelayakan. Beberapa variabel dalam penelitian ini  meliputi  radiasi  matahari,  spesifikasi  baterai,  spesifikasi  panel  surya,  jumlah  panel, kapasitas inverter, energi yang dibutuhkan beban, dan kelayakan ekonomi.

## 2.2 Dasar Formulasi
2.2.1 Aspek Teknis
Perhitungan kebutuhan area roof toop Luasan  panel  surya  ( PV  Area),  A PV ,  dalam  m²,  dapat  dihitung  dengan  Persamaan  (1) (Hajir, dkk, 2022) .
      L PV avg PV out E A , G TCF
(1)
dimana; E l = energi listrik, kWh/hari; G avg = rata-rata radiasi surya harian, kW/m²/hari; TCF = Temperature Coefficient Factor;  PV = efisiensi PV-module;  out =Efisiensi sistem= 0,95.
Daya rencana solar rooftop Daya Photovoltaic  (P PV )  yang  direncanakan  pada  sistem  PLTS  Atap  ( solar  rooftop)  dalam satuan Wp  (Watt  Peak)  dihitung  dengan  Persamaan  (2),  sebagai  berikut (Rega,  dkk, 2021) :
    PV PV P PV P A G , (2)
dimana; A PV = luas permukaan panel surya, m²; G P = Radiasi puncak (= 1000 W/m²);  PV = efisiensi PV-Module.Sedangkan,  jumlah  panel  surya  (N PV )  dapat  dihitung  menggunakan Persamaan (3).
PV PV Max P N , P  (3)
dimana, P max = daya maksimum unit panel surya, Wp.

## Spesifikasi Inverter
Inverter  adalah  perangkat  elektronika  yang  berfungsi  mengubah  voltase  DC  menjadi  AC. Frekuensi  tegangan  yang  dihasilkan  inverter  adalah pure  sine  wave  dengan  single  atau  3 phase. Kapasitas inverter dapat ditentukan dengan Persamaan (4) (Hajir, dkk, 2022) .
Inv PV
C P SF ,   (4)
dimana; C inv = kapasitas inverter, kVA; SF = safety factor =1,25.
2.2.2 Aspek Ekonomis

## Biaya Investasi Solar Rooftop
Secara  umum  biaya  investasi  awal  ( Cost)  pemasangan  PLTS  Atap  pada  Gedung  Teknik Mesin Polinema, terdiri dari: biaya kajian feasibility study (FS), engineering design, belanja alat dan komponen, biaya konstruksi, biaya instalasi ME (Mekanikal Elektrikal), akomodasi, transportasi, dan biaya umum lainnya (Hajir, dkk, 2022) .

## Biaya Operation and Maintenance (OM)
Biaya pemeliharaan danoperasional (M) PLTS Atap selama setahun, dihitung menggunakan Persamaan (5).
1 M % C,   (5)
dimana, C adalah biaya investasi.

## Biaya Siklus Hidup
Life  Cycle  Cost  (LCC)  atau  Biaya  siklus  hidup  proyek  merupakan  total  anggaran  yang dikeluarkan selama periode umur proyek. LCC dihitung mengikuti Persamaan (6) berikut:
pw LCC C M ,   (6)
dengan, M pw adalah biaya nilai sekarang untuk total biaya OM selama n  tahun atau selama usia proyek. M pw dapat dituliskan seperti pada Persamaan (7).
    n pw n 1 i 1 M M , i 1 i             (7)
dimana, i = suku bunga acuan.
Biaya Energi Solar Rooftop Perhitungan  biaya  energi  pemasangan solar  rooftop  yang  disebut  Cost  of  Energy  (CoS) tergantung beberapa faktor biaya, yaitu : biaya siklus hidup (LCC), Capital Recovery Factor (CRF)  atau  faktor  pemulihan  modal  dan  produksi  energi  tahunan  PLTS  Atap  (  E).  Faktor pemulihan modal ini dihitung berdasarkan Persamaan (8), yaitu:
    n n i 1 i CRF , 1 i 1     (8)
dimana; i  =  suku  bunga  acuan,  n  =  periode/usia  proyek.  Sehingga  Cost  of  Energy  (COE) dapat diperoleh dari Persamaan (9) berikut:
LCC CRF COE , E    (9)

## 2.2.3 Aspek Kelayakan
Parameter kelayakan investasi instalasi solar rooftop ini dapat ditentukan oleh perhitungan Net Present Value (NPV), Indek keuntungan atau Profitability Index (PI) dan periode balik modal atau Pay Back Period (PBP) (Al Bahar & Maulana, 2018) .

## Net Present Value (NPV)
Net  Present  Value  (NPV)  merupakan  seluruh  cash  flow  bersih  yang  dinilai  sekarang berdasar discount factor (DF). Faktor diskonto (DF) pada tahun ke-n dapat dihitung dengan Persamaan (10). Sedangkan, NPV dihitung sebagaimana Persamaan (11).
  n 1 DF ,
1 i   (10)   n t t 1 NCFt NPV C , 1 i      (11)
Suatu investasi proyek dinilai layak jika NPV > 0 atau NPV bernilai positif.

## Profitability Index (PI)
Indek keuntungan/ Profitability Indexadalah total kas bersih  nilai sekarang (PVNCFt) dibagi modal awal (C). Sehingga, Persamaan (12) merupakan rumus dari Profitability Index (PI).
PVNCFt PI , C  (12)
Suatu investasi  pemasangan solar  rooftop  ini  dikatakan  layak, jika PI >1 atau  Profitability Index bernilai positif.

## Pay Back Period (PBP)
Periode  balik  modal  ( Pay  Back  Period)  merupakan  rentang  waktu  yang  dibutuhkan  agar modal/investasi  dapat  kembali. Pay  Back  Period  (PBP)  dapat  dianalisis  dengan  kurva  NPV atau dengan menggunakan Persamaan (13).
LCC PBP , P  (13)
dimana,  P  ( profit)  adalah  laba  bersih  selama  setahun.  Laba  bersih  merupakan  nilai  jual listrik dikurangi biaya operasi dan perawatan (M) selama satu tahun. Suatu investasi dinilai layak,  jika  PBP<  n,  atau  tahun  kembali  modal  dibawah  umur  proyek  (n).  Semakin  jauh dibawah umur proyek semakin besar potensi keuntungan suatu proyek.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Estimasi Potensi Energi Radiasi Matahari
Pengambilan  data  radiasi  matahari  di  lokasi  dilakukan  melalui  pengukuran  langsung  (data primer) dan data meteonorm yang ada pada software pvsyst (data sekunder). Berdasarkan hasil  simulasi software  PVsyst  intensitas  radiasi  global  matahari  atau  Global  Horizontal Irradiation/irradiance (GHI) dalam satuan kWh/m²/day disajikan pada Gambar 2.
Gambar 2. Estimasi GHI di Gedung Teknik Mesin Polinema
Perencanaan  sistem  instalasi solar  rooftop  ini  menggunakan  nilai  median  darihasil  simulasi pada  tahun 2021, yaitu 4,44  kWh/m²/hari. Temperatur  lingkungan  yang  digunakan adalah 26,6 ºC.
Selanjutnya  untuk  mendukung  hasil  data  estimasi  tersebut  maka  dilakukan  pengukuran langsung radiasi matahari di lokasi rooftop gedung teknik mesin polinema dengan alat solar powermeter yang dilakukan pada bulan Maret 2021 selama 7 hari. Hasil pengukuran dapat
dilihat pada Gambar 3. Hasil pengukuran radiasi harian yang dilakukan selama 10 jam yaitu mulai pukul  07:00 hingga  pukul 17:00  WIB.  Hasilnya  menunjukkan  nilai minimum =  2,496 kWh/m²; maksimum = 7,039 kWh/m² sehingga rata-rata adalah 5,079 kWh/m².

## Gambar 3. Data Pengukuran Radiasi Matahari Secara Langsung di Lokasi
Hasil  pengukuran  radiasi  matahari  (Gambar  3)  mempunyai  rata-rata  lebih  tinggi  dari perhitungan  estimasi  dari  aplikasi software.  Hal  ini  dikarenakan  cakupan  data  pengukuran langsung hanya dilakukan selama 7 hari saja sehingga sebaran datanya kurang mencukupi untuk  digunakan  sebagai  data  masukan  dalam  suatu  studi  kelayakan.  Namun  demikian, pengukuran data radiasi langsung, diperlukan dalam rangka untuk mengetahui kondisi real lokasi  yang  direncanakan  dibangun  PLTS  Atap,  seperti  tata  letak  bangunan,  pengaruh shadow,  kondisi  angin,  dll.  Dari  hasil  rentang  pengukuran  radiasi  secara  langsung menunjukkan  bahwa  lokasi  ini  mempunyai  potensi  untuk  dilakukan  pemasangan solar rooftop.

## 3.2 Analisis Lokasi
Gedung Teknik Mesin Politeknik Negeri Malang terdiri dari dua blok yaitu blok 4 Lantai dan blok  8  Lantai,  yang  terhubung  menjadi  satu.  Dimana  masing-masing  blok  tersebut mempunyai luasan atap cor ( rooftop) adalah sekitar 750 m² dan 250 m², sehingga diprediksi berpotensi  untuk  dipasang  panel  surya  hingga  diatas  100  kWp.  Pemasangan  PLTS  Atap on grid direncanakan berada di roof top pada blok bawah (4 lantai). Hal ini dikarenakan; lokasi yang  lebih  luas,  kemudahan  instalasi  dan  perawatan,  dan  berada  di  atas  bengkel  mesin. Gambar 4 menunjukkan rencana lokasi instalasi solar rooftop gedung teknik mesin Polinema.
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 Ir a d ia si M at a h ar i W /m 2 Waktu Hari ke-1 Hari ke-2 Hari ke-3 Hari ke-4 Hari ke-5 Hari ke-6 Hari ke-7
Gambar 4. Rencana Lokasi Pemasangan Solar Rooftop On-Grid

## 3.3 Perhitungan Beban Listrik Bengkel Mesin
Kebutuhan  listrik  di  bengkel  mesin  perkakas  dihitung  berdasarkan  jumlah  mesin,  daya  per mesin dan jam total operasi. Bengkel mesin ini terletak dalam satu ruangan dimana hanya terdapat  beberapa  jenis  mesin  perkakas,  yaitu:  mesin  bubut  dan  mesin milling.  Adapun rincian kebutuhan listrik dari mesin mesin tersebut ditunjukkan dalam Tabel 1.
Tabel 1. Daya listrik yang dibutuhkan Bengkel Mesin
No Item Jumlah Daya/Unit Tot. Daya Durasi/Hari Daya (Watt) (kW) (Jam) (kWh) 1 Mesin Bubut Maximat V13 10 2400 24 8 192 2 Mesin Milling Aviera F3 4 2800 11,2 8 89,6 3 Mesin Milling F4/CH 2400 4 2500 10 8 80 4 Mesin Bor Aciera 22 STA e 1 1100 1,1 8 8,8 5 Mesin Bubut Celtic NCC 14 3 2100 6,3 8 50,4 6 Mesin Bubut Celtic NDC 14 3 2100 6,3 8 50,4 7 Mesin Bubut Simonet DZ 450 2 1300 2,6 8 20,8 8 Lampu TL 96 18 1,7 8 13,8 Total 123 14318 63,2 64 505,8
Pada  Tabel  1  di  atas  tampak  bahwa  total  konsumsi  listrik  pada  bengkel  mesin  perkakas Teknik  Mesin  Polinema  adalah  505,8  kWh/hari.  Selanjutnya  dari  Tabel  1  tersebut direncanakan  pembagian  daya  listrik  dari  PLN  dan Solar  rooftop  yang  akan  dipasang. Rencana  pembangkitan  dari  PLTS  Atap  ini  akan  mensuplai  listrik  sebagian  mesin  perkakas sebesar 332 kWh (blok abu-abu). Sehingga total kebutuhan listrik di bengkel akan disuplai oleh sistem on-grid yaitu solar rooftop sebesar 65,64 % dan sisanya dari PLN sebesar 34,36
% (173,82 kWh). Hasil perhitungan kebutuhan beban listrik ini selanjutnya digunakan untuk menentukan  kapasitas,  sistem  instalasi  dan  komponen solar  rooftop  dengan  software PVSyst.
3.4 Estimasi Komponen Solar Rooftop On-Grid
Estimasi data teknis instalasi solar rooftop sistem on-grid (spesifikasi dan jumlah panel, area PV  Array,  spesifikasi  dan  jumlah  inverter)  dapat  dilakukan  dengan  memasukan  semua parameter  input  (GHI,  koordinat  lokasi, tilt  angle,  planned  power,  dll)  yang  ada  pada interface  software  PVSyst  6.88  (Gambar  5).  Semua  data  input  berdasarkan  dari  informasi data sheet, rule of tumb dan standar yang berlaku dalam dalam perencanaan PLTS.
Gambar 5. Data Processing pada Interface PVSyst
Gambar 5 menunjukkan informasi teknis sistem solar rooftop on-grid yang digunakan untuk mensuplai  kebutuhan  listrik  bengkel  mesin  perkakas  sebesar  332  kW/hari  atau  121,5 MWh/tahun. Hasil estimasi sistem PLTS Atap tersebut terdiri dari; panel surya 169 unit, tipe Monocrystalline 440 Wp, kemiringan PV/azimuth adalah 21º/0º, rangkaian modul P nom dapat memproduksi  listrik sebesar  74,4 kWp. Luasan area yang dibutuhkan  berdasarkan simulasi adalah  379  m².  Sehingga  dengan  kebutuhan  luasan solar  rooftop  tersebut,  maka  rencana lokasi sebagaimana yang tampak dalam Gambar 4 adalah layak, karena lokasi yang tersedia mempunyai luasan sekitar 750 m². Adapun detail data report hasil simulasi PVSyst mengenai spesifikasi panel surya ( PV-Module) dan Inverter dapat dilihat dalam Gambar 6.

## Gambar 6. Data Report Spesifikasi PV-Modul dan Inverter
Gambar  6  juga  memberikan  informasi  mengenai  spesifikasi  dan  jumlah  inverter  yang direkomendasikan.  Inverter  yang  terpasang  pada Solar  Rooftop  on-grid  ini  menggunakan inverter pure sine wave dengan kapasitas 12 kW tegangan input inverter max 800VAC dan arus  input inverter maksimal sebesar 22Amp. Jadi untuk memenuhi kapasitas  modul surya 74,4 kWp dibutuhkan 6 inverter jaringan kW dengan total kapasitas inverter 72 kW.
3.5 Estimasi Produksi Listrik oleh Solar Rooftop Energi listrik tahunan yang dihasilkan oleh solar rooftop dalam satuan kWh/kWp/hari dapat dilihat  pada  bagan  Gambar  7.  Warna barchart  merah  tua  (Yf)  adalahdaya  listrik  luaran inverter,  warna  hijau  ( Ls)  adalahenergy  losses  sistem  komponen  instalasi  pembangkit,
sedangkan kehilangan energi yang terjadi pada sistem panel surya ditunjukkan oleh warna ungu ( Lc).
Gambar 7. Distribusi Produksi Energi Listrik yang dihasilkan Solar Rooftop
Produksi  listrik  oleh solar  rooftop  selama  setahun  (Gambar  6  &  Gambar  7)  adalah  101,6 MWh,  atau  kWh/kWp/Tahun.  Kehilangan  energi  yang  terjadi  adalah Lc  =  0,64 kWh/kWp/hari, Ls =  0,09  kWh/kWp/hari dan  Yf = 3,74 kWh/kWp/hari. Sehingga  diketahui nilai Performance Ratio, PR = 0,8363 dan Solar Fraction, SF = 60,39 %.
3.6 Analisis Biaya dan Investasi
3.6.1 Belanja Alat dan Instalasi
Biaya  investasi  awal  ( Cost)  pemasangan  solar  rooftop  kapasitas  74,4  kWp  terdiri  dari: engineering design (FS & DED), panel surya, inverter, instalasi pekerjaan konstruksi dan ME, biaya  umum,  akomodasi,  transportasi,  dan  lain  sebagainya.  Secara  rinci  biaya  investasi tertuang dalam Rancangan Anggaran Belanja (RAB), seperti pada Tabel 2 berikut.
Tabel 2. Rancangan Anggaran Belanja Proyek
No Nama Barang Qty. Satuan Harga (Rp) Total (Rp) 1 Engineering Desain 1 Jasa 30.000.000 30.000.000 2  Pekerjaan ME & konstruksi 75 /kWh 3.000.000 225.000.000 3  Mobilisasi 1 Jasa 10.000.000 10.000.000 4  Sertifikat Laik operasi 1 Berkas 40.000.000 40.000.000 5  Modul PV 440 Wp 169  Unit 4.200.000 709.800.000 6  Kerangka panel 1 Borongan 25.000.000 25.000.000 7 On-Grid Inverter 12 kW 6 Unit 29.440.000 176.640.000 8  Kabel Penghantar PV 1 Borongan 10.000.000 10.000.000 9  Kabel Instalasi 1 Borongan 10.000.000 10.000.000 10  Ruang kontrol 1 Borongan 20.000.000 20.000.000 11  Konektor 1 Borongan 5.000.000           5.000.000 12  Komponen Lainya 1 Borongan 20.000.000 20.000.000 Total 1.281.440.000
Sehingga  dari  Tabel  2  dapat  diketahui  bahwa  investasi  awal  ( cost)  adalah  C  =  Rp. 1.281.440.000,00

## 3.6.2 Analisis Ekonomi Proyek
Parameter  analisis  ekonomis  pada  proyek solar  rooftop  terdiri  dari:  biaya  operation  and maintenance  (M),  present  value  dari  biaya  pemeliharaan  dan  operasional  (M pw ), Life  Cycle Cost (LCC), Capital Recovery Factor (CRF) dan Cost of Energy (COE). Selain investasi awal (C) dihitung, terdapat beberapa parameter input yang perlu ditentukan dalam proyek,yaitu:
1) Umur proyek, n = 25 tahun, berdasarkan waktu garansi pabrikan untuk panel surya; 2) Suku  bunga  acuan  BI  tahun  2021, i  =  3,5  %;  3)  Tarif  jual  listrik,  e  =  1.440,7  Rp/kWh, mengacu pada Permen ESDM No.26/2021 mengenai aturan tarif exim (ekspor-impor) listrik dari  dan  ke  PLN  untuk pemasangan  PLTS Atap adalah 1:1. Sedangkan  laba  bersih  (P)  dari solar rooftop di gedung Teknik Mesin selama setahun adalah nilai jual listrik dikurangi biaya operasi  dan  perawatan  (M)  dalam  satu  tahun.  Sehingga  keuntungan  pemasangan solar rooftop ini adalah (101.600 kWh x 1.440,7 Rp/kWh) – Rp. 12.814.400 = Rp.133.560.720,-. Berdasarkan  Persamaan  5  s.d.  Persamaan  9  serta  beberapa  parameter  tersebut  di  atas, maka  hasil  perhitungan  analisis  ekonomi  proyek solar  rooftop  ditunjukkan  dalam  Tabel  3, berikut.

## Tabel 3. Rekapitulasi Analisis Ekonomi Proyek
Analisis Ekonomi Nama Simbol Nilai Satuan Biaya Investasi C 1.281.440.000  Rp. Biaya O&M ( Operation & Maintenance) M 12.814.400  Rp. Umur Proyek n 25  Tahun Suku Bunga i 3,5   % Tarif Jual Listrik e 1440,70  Rp/kWh Produksi Energi PLTS per tahun E 101.600  kWh Laba bersih pertahun P 133.560.720  Rp. Biaya sekarang  O&M selama n tahun Mpv 211.200.721  Rp. Biaya Siklus Hidup ( Life Cycle Cost) LCC 1.492.640.721  Rp. Faktor Pemulihan Modal CRF 0,0607 Biaya Energi ( Cost of Energy) COE 891  Rp/kWh
Beberapa hasil perhitungan ekonomi tersebut akan menjadi dasar untuk menganalisa suatu kelayakan poyek, seperti; umur proyek, suku bunga, biaya investasi dan biaya siklus hidup ( Life Cycle Cost).

## 3.7 Analisis Kelayakan Proyek
Kelayakan  investasi  pemasangan solar  rooftop  dapat  ditentukan  dari  perhitungan  Net Present  Value  (NPV),  Profitability  Index  (PI)  dan  Pay  Back  Period  (PBP).  Berdasarkan Persamaan 10 s.d. Persamaan 13 maka hasil perhitungan dari parameter tersebut, disajikan dalam Tabel 4.

## Tabel 4. Rekomendasi Kelayakan Ekonomi Proyek
Analisis Kelayakan Investasi Solar Rooftop Nama Simbol Nilai Satuan Syarat Keterangan Net Present Value NPV 919.842.956  Rp. NPV > 0 Layak Profitability Index PI 1,72 PI > 1 Layak Pay Back Period PBP 11,18  Tahun PBP < n Layak
Hasil perhitungan Tabel 4 menunjukkan semua parameter merekomendasikan bahwa PLTS Atap  atau solar  rooftop  di  gedung  Teknik  Mesin  Polinema  tersebut  adalah  layak  (feasible)
untuk  dilaksanakan,  dengan Pay  Back  Period  adalah  11,18  tahun  atau  11  tahun  3  bulan. Sedangkan,  Gambar  8  menunjukkan cash  flow  proyek  solar  rooftop  selama  periode  25 tahun.
Gambar 8. Cash Flow NPV dari Proyek Solar Rooftop Selama Periode 25 Tahun
Analisis  dari cash  flow  rate  yang  ditunjukkan  Gambar  8  tersebut  menunjukkan  bahwa investasi akan balik modal pada tahun ke-12. Bahkan kalau dilihat secara detail pada tahun ke-12 ini sudah mendapatkan keuntungan sekitar Rp. 9.201.891,-.

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan kajian  aspek teknis  diperoleh  bahwa  instalasi PLTS Atap (Solar Rooftop) yang direncanakan terdiri dari modul PV 440 Wp sebanyak 169 unit dan On-Grid Inverter 12 kW sebanyak  6  unit.  Sistem  PLTS  Atap  menghasilkan  daya  74,4  kWp/hari.  Sehingga, menghasilkan  energi  listrik  mencapai  101,6  MWh/tahun.  Sedangkan  dari  aspek  ekonomi menunjukkan  bahwa  dengan  investasi  awal  sebesar  Rp.  1.281.440.000,00  maka  diperoleh Net  Present  Value  sebesar  Rp.  919.842.956,00  dan  Profitability  Index    adalah  1,72. Sedangkan Pay Back Periode dapat  dicapai pada  11  tahun  3  bulan.  Berdasarkan  parameter NPV,  PI  dan  PBP  menunjukkan  bahwa  pemasangan Solar  rooftop  di  gedung  Teknik  Mesin Polinema layak untuk dilaksanakan.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terima kasih kepada semua pihak di Lab. Energi Surya, atas segala fasilitas peralatan dan softwarenyasehingga  dapat  dilakukanstudi  kelayakan  PLTS  Atap  di  Gedung  Jurusan  Teknik Mesin, Polinema.

## DAFTAR RUJUKAN
Al  Bahar,  A.  K.,  &  Maulana,  A. T.  (2018).  Perencanaan  dan  Simulasi  Sistem  PLTS  Off-Grid untuk Penerangan Gedung Fakultas Teknik Unkris. Jurnal Ilmiah Elektrokrisna, 6 (3),
97-107.
9201891 -1250000000 -750000000 -250000000 250000000 750000000 1250000000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 R u p ia h Tahun PBP
Alfaridzi,  S.  M.,  Nugroho,  A.,  &  Sinuraya,  E.  W.  (2020).  Perencanaan  Pembangkit  Listrik Tenaga  Surya  Dengan  Menggunakan  Software  ETAP  V.12.6  Di  Departemen  Teknik Industri Universitas Diponegoro. TRANSIENT (9), 143-147.
Ali,  M.,  &  Windarta,  J.  (2020).  Pemanfaatan  Energi  Matahari  Sebagai  Energi  Bersih  yang Ramah Lingkungan. JEBT: Jurnal Energi Baru & Terbarukan, 01 (02), 68-77.
Ali,  M.,  Karnoto,  K.,  &  Darmanto,  N.  A.  (2020).  STUDI  Instalasi  Fotovoltaik  Sebagai
Penunjang  Catu  Daya  listrik  di  Gedung  Teknik  Sipil  dan  Gedung  Teknik  Geologi
Universitas Diponegoro Menggunakan Software PVSyst 6.81. TRANSIENT, 9 (2), 210- 215.
Asrori,  A.,  Harijono,  A.,  Faizin,  A.,  Dani,  A.,  &  Kriswitono,  K.  (2021).  Aplikasi  Home  Solar
System sebagai Penerangan untuk TPQ-Al Murtadho di Kota Malang. Jurnal Penelitian dan Pengabdian Kepada Masyarakat UNSIQ, 08 (01), 99-106.
Asrori, A., Mashudi, I., & Suyanta, S. (2019). Pengujian Rasio Kinerja Instalasi Panel Surya Tipe  Silikon–Kristal  pada  Kondisi  Cuaca  Kota  Malang. JETM:  Jurnal  Energi  dan Teknologi Manufaktur, 02 (02), 11-18.
Duffie,  J.,  &  Beckman,  W.  (2021). Solar  Engineering  of  Thermal  Processes  (Vol.  2nd).
Singapore: John Wiley & Sons. Inc.
EBTKE.  (2021). Implementasi  Peraturan  Menteri  ESDM  tentang  PLTS  Atap.diakses:28  Mei
2021, https://drive.esdm.go.id/wl/?id=5XQv80ogkSp0tLQsY4wJNUPVSPpcgGtz
Fuaddin, D., & Daud, A. (2020). Rancangan Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya On-Grid Kapasitas 20 kWp untuk Residensial. Jurnal Energi, 10 (1), 53-57.
Hajir,  N.,  Haddin,  M.,  &  Suprajitno,  A.  (2022).  Analisa  Perencanaan  Pembangkit  Listrik
Tenaga Surya Atap dengan Sistem Hybrid di PT. Koloni Timur. Elektrika, 14 (01), 20- 25.
Haq, I. N., Pradipta, J., Sheba, M. R., Persada, A. W., Soelami, F. N., & Leksono, E. (2021).
Simulasi  Energi  dan  Keekonomian  Sistem  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya  (PLTS) untuk Fungsi Peak Load Shaving pada Bangunan di Lingkungan Kampus ITB. Journal of Science and Applicative Technology, 05 (01), 179-186.
Hidayat, F., Rusirawan, D., & Tanjung, I. R. (2019). Evaluasi Kinerja PLTS 1000 Wp di Itenas Bandung. ELKOMIKA: Jurnal Teknik Energi Elektrik, Teknik Telekomunikasi, & Teknik Elektronika, 7 (1), 195-208.
Hidayat,  M.  N.,  Rahmat,  A.  N.,  &  Ronilaya,  F.  (2019).  Feasibility  Analysis  of  a  Renewable Autonomous  Power  Supply  System  at  a  Coastal  Area  in  Indonesia. International
Journal of Energy Economics and Policy, 10 (3), 175-181.
Husnayain,  F.,  &  Luthfy,  D.  (2020).  Analisis  Rancang  Bangun  PLTS  On-Grid  Hibrid  Baterai dengan Pvsyst pada Kantin Teknik FTUI. ELECTRICES, 2 (1), 21-29.
Jufrizel, J., & Irfan, M. (2017). Perencanaan Teknis dan Ekonomis Pembangkit Listrik Tenaga
Surya  Sistem  On-Grid. Seminar  Nasional  Teknologi  Informasi,  Komunikasi  dan Industri  (SNTIKI)  .9,  pp.  430-436.  Pekanbaru:  Fakultas  Sains  dan  Teknologi,  UIN Sultan Syarif Kasim Riau.
Kalogirou, S. (2009). Solar energy engineering : processes and systems. London: Academic Press publications.
Manullang,  V.  R.,  Nugroho,  A.,  &  Sinuraya,  E.  W.  (2020).  Perencanaan  Pembangkit  Listrik
Tenaga  Surya  Menggunakan  Software  Homer  Di  Departemen  Teknik  Industri Universitas Diponegoro. 9 (2), 148-156.
Muslim,  S.,  Khusnul,  A.,  &  Azhiimah,  N.  (2020).  Analisis  Kritis  Terhadap  Perencanaan
Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya  (PLTS)  Tipe  Photovoltaic  (PV)  sebagai  Energi Alternatif Masa Depan. Rang Teknik Journal, 03 (01), 119-130.
Parastiwi,  A.,  Putri,  R.  I.,  Adhisuwignjo,  S.,  &  Rifa’i,  M.  (2018). PhotovoltaicTerapan:
Teknologi dan Implementasi. Malang: Polinema Press.
Putri,  R.,  Meliala,  S.,  &  Zuraida.  (2020).  Penerapan  Instalasi  Panel  Surya  Off  Grid  Menuju Energi  Mandiri  Di  Yayasan  Pendidikan  Islam  Dayah  Miftahul  Jannah  . Journal  of Electrical Technology, 05 (03), 117-120.
Rafli, R., Ilham, J., & Salim, S. (2022). Perencanaan dan Studi Kelayakan PLTS Rooftop Pada Gedung  Fakultas  Teknik  UNG. Jambura  Journal  of  Electrical  and  Electronics Engineering, 4 (1), 8-15.
Rega,  M.,  Sinaga,  N.,  &  Windarta,  J.  (2021).  Perencanaan  PLTS  Rooftop  untuk  Kawasan Pabrik  Teh  PT  Pagilaran  Batang. ELKOMIKA:  Jurnal  Teknik  Energi  Elektrik,  Teknik Telekomunikasi, & Teknik Elektronika, 09 (04), 888-901.
Saodah,  S.,  &  Utami,  S.  (2019).  Perancangan  Sistem  Grid  Tie  Inverter  pada  Pembangkit Listrik Tenaga Surya. ELKOMIKA, 7 (2), 339-350.
Sianipar, R. (2014). Dasar Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Surya. JETri, 11 (02), 61-
78.
Syahrial, S., Waluyo, W., & Fakhrullah, A. F. (2018). Studi Kapasitas Daya Pembangkit Listrik Tenaga  Hibrida  Angin  dan  Surya  Berkapasitas  6  kW  berdasarkan  Skenario  Cuaca.
ELKOMIKA:  Jurnal  Teknik  Energi  Elektrik,  Teknik  Telekomunikasi,  &  Teknik Elektronika, 6 (1), 61-78.
Tambunan,  J. M.,  Joko,  P.,  Bangkit,  S., Azis,  H.,  Pawenary, P.,  &  Yayi, S.  (2020).  Aplikasi
Lampu Penerangan Rumah Tinggal Sederhana (Solar Home System) Berbasis Tenaga Surya  Di  SMA  Pancaran  Berkat  Jakarta  Barat. Terang:  Jurnal  Pengabdian  Pada Masyarakat Menerangi Negeri, 02 (02), 117-125.
Zou, C., Zhao, Q., Zhang, G., & Xiong, B. (2016). Energy revolution: From a fossil energy era to a new energy era. Natural Gas Industry B , 1-11.