ISSN 2723-4371, E-ISSN 2723-5912

## Implementasi dan Optimalisasi Solar PV sebagai Sumber Tenaga Listrik untuk Memenuhi Beban Elektronik di Kampung Oase Ondomohen Surabaya
Moch. Fikry Fathul Yaqin 1 , Isa Hafidz 2* , dan Lora Khaula Amifia 3*
1, 2, 3 Program Studi Teknik Elektro, Institut Teknologi Telkom Surabaya, Surabaya, Indonesia
* Korespondensi: isa@ittelkom-sby.ac.id dan loraamifia@ittelkom-sby.ac.id
Abstrak: Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya  (PLTS)  memiliki  konsep  yang  sederhana  yaitu mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik yang mana cahaya matahari adalah salah satu bentuk  energi  yang  memiliki  sifat  renewable  energy.  Pada  kampung  oase  sendiri  PLTS dimanfaatkan untuk sumber tenaga listrik pompa air untuk mengaliri pipa hidroponik dan kolam ikan.  Akan  tetapi,  Solar  PV  yang  mereka  miliki  sudah  tidak  dapat  difungsikan  lagi.  Penyebab kerusakan solar PV ini kemungkinan disebabkan oleh desain dan instalasi photovoltaic yang tidak sesuai  dengan  kebutuhan  beban  alat  elektronik  yang  digunakan.  Sehingga  dilakukan  penelitian untuk  merancang  dan  mengoptimalisasi  solar  PV  sebagai  sumber  pembangkit  listrik  yang  akan digunakan untuk menjalankan pompa air hidroponik. Pengamatan dan pengujian yang dilakukan adalah pengambilan data terkait hasil keluaran solar PV dan kualitas daya listrik yaitu analisis pada drop tegangan di kampung oase ondomohen. Alat ukur yang digunakan berupa multimeter dan energy meter untuk mengukur dan memonitoring hasil keluaran pompa air bertenaga PLTS yang bersistem internet of things. IoT yang digunakan berupa mikrokontroller Esp8266 dengan aplikasi Blynk  Iot.  Dengan  dibangunnya  Solar  photovoltaic  beserta  pengembangan  teknologinya  ini menunjukkan hasil bahwa solar PV layak digunakan sebagai renewable energy untuk memenuhi kebutuhan  beban  pompa  air  dan  dapat  meningkatkan  kembali  produktivitas  masyarakat  sehari- hari, yaitu utamanya untuk mendukung budidaya ikan dan tanaman tanpa menggunakan media tanah atau hidroponik. Penggunaan analisis ekonomis menunjukkan pengembalian biaya investasi selama 19.6 tahun pemakaian.
Kata  Kunci: Irradiansi  Matahari;  Kampung  Oase  Ondomohen;  Pompa  Air;  Renewable  Energy; Solar PV

## 1. Pendahuluan
Potensi energi terbarukan Nasional untuk dikonversi menjadi listrik mencapai 422 sampai 500 GW,  sekitar  7  sampai  8  kali  dari  total  kapasitas  pembangkit  terpasang  saat  ini.  Pemerintah mentargetkan bauran energi penggunaan energi baru dan terbarukan sebesar 23% pada tahun 2025 dapat direalisasikan [1]. Mengingat fakta dari energi matahari yang tidak akan habis ketersediannya. Energi  ini  memiliki  peran  penting  yang  bebas  emisi  karbon  untuk  menghasilkan  energi  listrik menggunakan  teknologi  photovoltaic.  Mengingat  pengurangan  emisi  gas  rumah  kaca  merupakan upaya yang perlu kita lakukan untuk mencegah perubahan iklim dan menjaga laju pemanasan bumi tetap berada di bawah 1.5 derajat celcius  [2]. Indonesia telah memasang target untuk mengurangi emisi gas rumah kaca sebesar 29% melalui usaha sendiri dan 41% melalui bantuan Internasional serta berkomitmen untuk mencapai net zero emission pada 2060 [3].
Pada  kampung  oase  sendiri  solar  PV  dimanfaatkan  untuk  sumber  tenaga  listrik  pompa  air untuk mengaliri pipa hidroponik dan kolam ikan. Akan tetapi, Solar PV yang mereka miliki sudah tidak dapat difungsikan lagi. Penyebab kerusakan solar PV ini kemungkinan disebabkan oleh desain
Complete 2023, Vol. 4, No. 1, doi.org/10.52435/complete.v4i1.370
dan  instalasi  photovoltaic  yang  tidak  sesuai  dengan  kebutuhan  beban  alat  elektronik  yang digunakan,  Sehingga  dibutuhkan  desain  dan  instalasi  terbaru  yang  dapat  menyesuaikan  dengan beban  penggunaan  listrik  dari  photovoltaic.  Dampak  dari  kerusakan  solar  PV  yang  ada  tersebut menyebabkan kualitas air tidak stabil atau berubah-ubah maka dapat berdampak buruk terhadap ikan  yang  dibudidayakan,  akibatnya  ikan  dapat  stress,  sakit  bahkan  mati  bila  tidak  mampu bertoleransi terhadap perubahan lingkungan. Tak hanya itu, dampak buruk lainnya adalah warga kampung oase ondomohen harus memproses secara manual tanaman-tanaman urban farming yang telah menjadi sumber mata pencaharian mereka. Hal ini tentunya mengakibatkan penurunan hasil pertanian  tanpa  media  tanah  atau  hidroponik  mereka  mengingat  estimasi  waktu  dalam  proses pertumbuhan tanamannya tidak seefektif ketika masih menggunakan PLTS.
Penelitian        ini        menggunakan        penelitian        sebelumnya        sebagai        acuan        dan melakukan  pengembangan  dari  penelitian  tersebut.  Pada  tahun  2018  dilakukan  penelitian  oleh Mardiyono, Sugeng Ariyono, Endro Wasito, dan Slamet Handoko yang meneliti sistem hidroponik yang  dikembangkan  berbentuk  media  tanam  secara  horisontal  dan  vertikal  dengan  PLTS berkonfigurasi hybrid dengan  PLN  [4].    Pada  penelitian  lainnya  oleh  Poppy  Honora  yang menggunakan dua jenis solar PV yang berbeda yaitu jenis polycrystalline dan monocrystalline untuk menyalakan beban pompa air [5].    Dalam penelitian yang dilakukan oleh Ali Basrah Pulungan, Juli Sardi, Hamdani, dan Hastuti menggunakan Dual Power Automatic Transfer Switch (ATS) untuk sistem hybrid pada PLTS dengan pembebanan pompa airnya [6]. Lalu, penelitian lain yang berfokus pada respons sistem PLTS terhadap setting point yang dilakukan oleh Luthfansyah Mohammad dkk [7]. Maka dari itu untuk keterbaruan yang akan digunakan pada paper ini ialah penggunaan monitoring energi  listrik  pada  pompa  air  bertenaga  PLTS  ini  yang  berbasis  Internet  of  Things.  Alasan penggunaan IoT dalam sistem monitoring ini adalah agar memberikan efisiensi dalam mengetahui parameter listrik yang dihasilkan serta mengetahui seberapa besar losses yang terjadi pada beban elektronik.
Pada  paper  ini  bertujuan  untuk  memberikan  desain  sistem  dan  instalasi  PLTS  dengan mempertimbangkan  kebutuhan  daya  listrik  untuk  pompa  air  serta  memonitoring  kualitas  daya listrik  pada  beban  elektronik  guna  mengurangi  resiko  terjadinya  drop  tegangan  dan  pemadaman listrik  akibatnya  penggunaan  beban  berlebih  yang  dapat  mempercepat  kerusakan  pada  jaringan sistem  PLTS.  Selain  itu,  untuk  mengetahui  biaya  penggunaan  listrik  serta  carbon  pricing  pada pemasangan solar PV sebagai renewable energy beserta seberapa lama balik modal yang didapatkan dengan total biaya investasi yang telah dikeluarkan.

## 2. Metode

## 2.2. Konfigurasi Sistem
Berdasarkan Konfigurasi sistem pada Gambar 1 diketahui bahwa Solar PV, Baterai, dan Solar charge  controller  (SCC)  berada  pada  bus  DC  sedangkan  beban  pompa  air  pada  bus  AC.  Inverter berfungsi mengelola energi yang didapatkan dari Solar PV untuk disimpan ke baterai dan apabila beban menyala maka energi yang disimpan pada baterai diubah dari listrik DC ke AC untuk disuplai ke  pompa  air.  Penggunaan  SCC  sendiri  hanya  dihubungkan  pada  baterai  guna  memonitoring parameter  yang  ada  pada  baterai  seperti  persentase  energi  yang  disimpan,  tegangan,  dan  suhu baterai.
Gambar 1. Konfigurasi Desain PV, Baterai, Kontroller, Inverter, Dan Beban Pompa Air

## 2.2. Flowchart
Flowchart dari Solar PV Sebagai Sumber Tenaga Listrik Untuk Memenuhi Beban Elektronik Di Kampung Oase Ondomohen Surabaya ditunjukkan pada Gambar 2
Seperti  yang  ditunjukkan  pada  Gambar  2,  dimulai  dengan  melakukan  studi  literatur  terkait komponen  dan  parameter-parameter  terkait  penyelesaian  dalam  rumusan  masalah  yang  diambil. Setelah  studi  literatur  dilakukan  maka  dilanjutkan  melakukan  observasi  tempat  untuk  dapat mengetahui kemungkinan yang paling optimal dalam pemasangan solar PV. Ketika sudah dilakukan observasi tempat maka dilakukan perencanaan sistem dan perhitungan kebutuhan beban elektronik yang perlu dipenuhi dalam sistem PLTS. Setelah perencanaan dan perhitungan beban dilakukan maka langkah berikutnya adalah perencanaan sistem. Perancangan sistem disini dilakukan dalam 2 tahap dimana perancangan terkait sistem PLTS dan terkait sistem IoT guna memonitoring hasil energi yang dihasilkan  terhadap  beban  yang  terpasang.  Selepas  kedua  sistem  telah  dipasang,  apabila  alat  gagal berfungsi ataupun mengalami kendala maka kembali pada perancangan sistem alat untuk menemukan problem  solve  nya  dan  jika  berhasil  digunakan  dengan  baik  sesuai  awal  perencanaan  sistem  maka dilakukan pengambilan data dan analisis terkait alat yang terpasang tersebut. Langkah terakhir setelah analisis dilakukan adalah kesimpulan terhadap penelitian yang dilakukan tersebut.

## 3. Hasil dan Analisis

## 3.1. Perancangan Desain PV
Tujuan  dari  perancangan  desain  PV  ini  ialah  untuk  mengetahui  total  Kapasitas  baterai, Kapasitas  Solar  PV,  dan  kapasitas  Inverter  yang  sesuai  dengan  kebutuhan  beban  yang  akan dipenuhi.

## 3.1.1. Perhitungan kebutuhan beban
Tabel 1. Kebutuhan Energi Tiap Hari No Beban Elektronik Jumlah Jumlah Daya (Watt) Jam Pemakaian (h) Total Daya yang Digunakan (Wh) 1 Pompa Air Kolam Ikan 1 26 24 624 2 Pompa Air Hidroponik 2 90 12 1080 Total 3 116 36 1704
Pompa  air  hidroponik  menyala  12  jam  karena  metode  yang  digunakan  dalam  budidaya hidroponik ialah DFT (Deep Flow Technique) dimana akar tanaman dibiarkan terendam di dalam larutan  nutrisi  yang  mengalir  dengan  kecepatan  rendah  melalui  saluran  dangkal.  Sehingga  Total konsumsi daya yang diperlukan adalah 116 Watt dan konsumsi energi  sebesar 1704 Wh per hari. Dengan  mengasumsikan  adanya  kehilangan  energi  dalam  sistem  Solar  PV  maka  total  kebutuhan energi per hari tersebut dikalikan dengan safety faktor sebesar 20% ialah :
ET = EB x Rugi dan Safety Faktor (1)
= 1704 × 1.2 = 2044.8 Wh Sedangkan jumlah daya setelah dikalikan dengan safety faktor adalah 116 x 1.2 = 139.2 Watt
3.1.2. Perhitungan Kapasitas Baterai
Perhitungan kapasitas baterai mempertimbangkan faktor cuaca apabila terdapat kondisi tanpa ada matahari (No-sun or Black Day). Kondisi tersebut diasumsikan baterai dapat bertahan atau dapat digunakan  dalam  kurun  waktu  2  hari  dengan  DOD  (Depth  of  Discharge)  sebesar  80%.  Rata-rata waktu beban adalah:
Rata-rata waktu beban = (∑Energy) (∑Power) = 2044.8 139.2 = 14.68 h (2)
Rata-rata discharge rate (h) = ((autonomy day x rata-rata waktu beban) )/DOD (3) = ((2 x 14.68))/0.8 = 36.7 h Kapasitas Baterai = (D × ET)
(DOD × ƞout × V) = (2 × 2044.8 ) (0.8 × 0.9 × 48) = 118.33 Ah (4)
Sesuai perhitungan maka kapasitas baterai yang digunakan adalah 118.33 Ah atau 100 Ah. Jika baterai yang digunakan adalah baterai dengan tipe SOL12-100 12 Volt, 10 Hr rate capacity 100 Ah, maka jumlah baterai yang digunakan agar mampu bertahan dalam kondisi tanpa ada matahari atau (2x24jam) adalah:
Paralel = 118.33 Ah / 100 Ah = 1.183 = 1 unit (5) Seri = 48 V / 12 V = 4 unit (6)
Sehingga total baterai yang digunakan adalah 1 x 4 = 4 unit

## 3.1.3. Perhitungan Kapasitas Solar PV
Solar  PV  monocrystaline  120  Wp  dipilih  dalam  perancangan  penelitian  ini.  Pada  kondisi Standart Temperature Condition (STC) yaitu saat irradiasi senilai 1000 W/m2 dan temperatur suhu mencapai  25°C  yang  akan  digunakan  sebagai  acuan  perhitungan  kapasitas  panel  Solar  PV  array. Lama penyinaran matahari dalam satu hari antara jam 09.00 sd 14.00 atau sekitar 5 jam per hari.
PV array power output = Daily electricity consumption Minimum sunshine time = 2044.8 Wh 5h = 408.96 𝑊𝑎𝑡𝑡 (7)
Safety factor = (1 + Surplus capacity)
(Battery efficiency x Temperature loss factor x dust loss factor x controller efficiency)
= (1 + 0.15) (0.9 × 0.9 × 0.9 × 0.85) = 1.85 (8) Nilai Surplus capacity berkisar antara 10% - 15%, perancangan ini diambil 15% = 0.15 System Capacity = Output × safety factor = 408.96 W × 1.85 = 756.576 Watt (9) Total PV = 756.576 W / 120 W = 6.304 = 7 unit panel Solar PV (10)
Dari  perhitungan  diatas  maka  dapat  ditemukan  hasil  dimana  solar  PV  untuk  memenuhi kebutuhan beban di kampung oase ondomohen yang akan digunakan membutuhkan total 756.576 Watt atau berjumlah 7 unit dengan konfigurasi rangkaian campuran, seri-paralel.

## 3.1.4. Perhitungan Kapasitas Inverter
Inverter Capacity = Load Power ƞ inverter = 102 W 0.8 = 127.5 𝑊𝑎𝑡𝑡 (11)
Controller current = System Capacity (Voltage x Loss Factor) = 756.576 W (48 × 0.85) = 19 A (12)
Sehingga, Inverter yang dipilih pada penelitian ini adalah jenis Hybrid Pure Sine Wave Inverter 1500Va  dengan  Controller  current  senilai  20  Ampere.  Setelah  perhitungan  terkait  parameter perancangan  komponen  telah  ditemukan  hasilnya  maka  berikut  gambaran  rangkaian  hasil perhitungan perancangannya dengan menggunakan 7 unit solar PV, 4 Baterai, dan 1 unit Inverter yang disambungkan dengan beban elektronik yang ada ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3. Desain Hasil Perancangan Solar PV

## 3.2. Pengujian Kelayakan Solar PV
Pengujian  solar  PV  dengan  mempertimbangkan  cuaca  cerah,  mendung,  dan  hujan  sebagai perbandingan tentang pengaruh cuaca terhadap parameter yang dihasilkan oleh solar PV bertujuan untuk  mengetahui  seberapa  layak  penggunaan  Solar  PV  digunakan  di  ondomohen.  Dalam melakukan pengujian dan pengambilan data solar PV dilakukan menggunakan alat ukur multimeter dimana probe diletakkan pada kabel output solar PV atau terminal input inverter.

## 3.2.1. Pengujian Solar PV dengan Cuaca Mendung Dan Hujan
Tabel 2. Hasil Pengukuran Solar PV pada Cuaca Mendung & Hujan
Jam (Wib) Tegangan (V) Arus (A) Daya (W) Suhu (°C) Irradiansi (W/M 2) Keterangan 08.00 24.16 3.25 78.52 27 375.8 Mendung 09.00 24.26 3.27 79.33 30 574.88 Mendung 10.00 24.19 3.19 77.16 30 876.56 Mendung 11.00 24.17 3.16 76.37 31 954.82 Mendung 12.00 24.11 3.13 75.46 32 757.34 Mendung 13.00 24.07 3.14 75.579 32 154.72 Mendung 14.00 24.05 3.06 73.593 33 223.83 Mendung 15.00 24.04 0.82 19.712 31 185.31 Hujan 16.00 24.4 3.15 76.86 29 165.72 Hujan 17.00 24.1 2.4 57.84 27 75.71 Mendung 18.00 2.9 0.15 0.435 25 14.3 Mendung
Complete 2023, Vol. 4, No. 1, doi.org/10.52435/complete.v4i1.370
Pada tabel 2 yang merupakan tabel hasil pengukuran hari pertama, dimana pada tabel tersebut pada  pengukuran  solar  PV  didapatkan  titik  puncak  penyinaran  matahari  pada pukul  09.00-12.00. Pada pukul 13.00 hingga 18.00 irradiansi matahari sebagai input dari solar PV tidak dalam kondisi optimal  dikarenakan  pengaruh  cuaca  pra  hujan  -  hujan  -  pasca  hujan  yang  berdampak  pada penurunan nilai arus solar PV.
3.2.2. Pengujian Solar PV dengan Cuaca Cerah, Mendung, dam Hujan
Tabel 3. Hasil Pengukuran Solar PV Cuaca Cerah, Mendung & Hujan
Jam (WIB) Tegangan (V) Arus (A) Daya (W) Suhu (°C) Irradiansi (W/M2) Keterangan 08.00 25.03 3.35 83.850 30 216.68 Cerah 09.00 25.31 3.28 83.016 30 392.2 Cerah 10.00 24.95 3.19 79.59 30 634.5 Cerah 11.00 24.69 3.18 78.514 31 451.33 Cerah 12.00 24.58 3.17 77.918 32 306.77 Mendung 13.00 24.84 3.2 79.488 32 344.33 Mendung 14.00 24.78 3.18 78.8 33 360.22 Mendung 15.00 24.83 3.2 79.456 31 363.36 Mendung 16.00 24.16 3.13 75.62 30 119.09 Mendung 17.00 22.91 3.04 69.64 29 23.43 Hujan 18.00 1.8 0.08 0.144 24 0 Hujan
Pada tabel diatas menunjukkan bahwa titik puncak penyinaran matahari pada pukul 09.30-15.00 dengan  hasil  tegangan  dan  arus  yang  didapatkan  cukup  stabil  dan  cuaca  yang  mendung  hingga pukul 17.00 baru Hujan turun yang menyebabkan arus drop menjadi 1 ampere.

## 3.2.3. Pengujian Solar PV dengan Cuaca Cerah

## Tabel 4. Hasil Pengukuran Solar PV Hari pada Cuaca Cerah
Jam (Wib) Tegangan (V) Arus (A) Daya (W) Suhu (°C) Irradiansi (W/M 2) Keterangan 08.00 24.43 3.21 78.420 27 224.47 Cerah 09.00 24.61 3.22 79.244 28 479.03 Cerah 10.00 25.18 3.28 82.590 29 573.12 Cerah 11.00 25.73 3.27 84.137 29 546.33 Cerah 12.00 25.62 3.25 83.265 32 561.13 Cerah 13.00 24.6 3.12 76.752 31 625.08 Cerah 14.00 24.41 3.12 76.159 31 506.59 Cerah 15.00 24.46 3.15 77.049 30 367.72 Cerah 16.00 24.26 3.14 76.176 28 253.57 Cerah 17.00 24.2 3.12 75.504 27 91.07 Cerah 18.00 11.33 2.38 26.965 27 31.28 Cerah
Pada Tabel diatas menunjukkan hasil dimana cuaca seharian dalam kondisi cerah sehingga pada pungukuran solar PV didapatkan titik puncak penyinaran matahari pada pukul 10.00-14.00. Inverter juga  berpengaruh  dalam  kestabilan  daya  pada  saat  transisi  dari  keadaan  sore  ke  malam  dimana irradiansi  menurun.  Kestabilan  daya  inverter  ini  dihasilkan  oleh  fitur  power  optimizer  yang  ada didalamnya.
Gambar 4. Grafik Respon Discharge

## 3.3. Respon Discharge Baterai dengan penggunaan 3 buah pompa air nonstop.
Pengujian discharge baterai ini bertujuan untuk mengetahui seberapa lama ketahanan baterai untuk digunakan terhadap beban yang menyala secara terus menerus hingga energi yang disimpan pada baterai telah habis. Total durasi yang dibutuhkan untuk pengujian discharge baterai 24V 200Ah adalah 8 jam dan pada hasil akhirnya menunjukkan bahwa baterai mencapai 0% dengan tegangan di bawah batas kerja optimal yaitu 21 Volt. Setelah 5 jam, tegangan baterai tidak lagi optimal dan penurunan  baterai  terjadi  dengan  cepat,  berbeda  dengan  jam-jam  sebelumnya  di  mana  kapasitas baterai turun secara konstan.
Tabel 5. Uji Kalibrasi PZEM 004T dengan Tang Ampere Terhadap 3 Pompa Air
3 Pompa Air Parameter PZEM-004T Tang Ampere Error (%) Tegangan (Volt) 212.7 213 0.3 216 216 0 215.3 215.5 0.2 215.8 216 0.2 215.1 215 0.1 Arus (Ampere) 0.51 0.5 0.01 0.22 0.2 0.02 0.23 0.25 0.02 0.5 0.5 0 0.25 0.25 0 Frekuensi (Hz) 49.8 49.5 0.3 49.8 50 0.2 49.8 50 0.2 49.8 50 0.2 50 50 0
Gambar 5. Tampilan Sofware Blynk guna memonitoring hasil keluaran Solar PV terhadap Beban

## 3.4 Penggunaan Alat ukur PZEM-004T
Dalam memonitoring hasil keluaran sistem PLTS menggunakan alat ukur PZEM-004T berbasis Internet of Things . Tujuan penggunaan alat ukur ini adalah untuk mengetahui nilai parameter dari beban  pompa  air  bertenaga  PLTS  ini  dimana  data  hasil  pengukuran  akan  diolah  pada  ESP8266 sebagai mikrokontroler. Dari mikrokontroler akan mengirimkan data pengukuran ke software Blynk guna mengetahui seberapa hasil keluaran solar PV terhadap beban pompa air yang digunakan.
Dari hasil uji kalibrasi alat yang sudah digunakan menunjukkan hasil error antara Energy meter PZEM-004T  dengan  Tang  Ampere  sebesar  0 – 0.4%.  Berdasarkan  hasil  uji  kalibrasi  alat  ukur  ini menujukkan bahwa penggunaan alat ukur PZEM 004-T masih valid dan mampu digunakan sebagai modul pengukuran pada penelitian ini. Setelah diketahui kelayakan alat ukur ini maka PZEM-004T ini disambungkan dengan mikrokontroller ESP8266 agar dapat digunakan secara IoT menggunakan sofware Blynk. Tempilan Blynk dapat dilihat melalui Gambar 5 dibawah ini.

## 3.5 Perhitungan Drop Tegangan
Dalam penyaluran tenaga listrik di ondomohen ini pada solar PV ke beban pada suatu instalasi, akan terjadi suatu perbedaan tegangan antara tegangan di sisi sumber yaitu dititik solar PV terpasang dan tegangan di sisi beban elektronik yang dipasang yaitu  pompa air. Dimana tegangan pada sisi sumber  atau  solar  PV  lebih  besar  dari  pada  tegangan  di  sisi  beban  pompa  air.  Hal  inilah  yang menyebabkan menjadi tujuan dilakukannya perhitungan drop tegangan.
Persentase Drop tegangan ialah 5% maka :
Untuk sistem 1 F asa:    ∆V(%) = ∆U/(100%)    Un = 5% 100% 220 = 11V
Rugi  tegangan  berdasarkan  Luas  penampang  untuk  arus  bolak-balik  satu  Fasa  (penampang minimum), yaitu : ∆U = 2 x I x l ( RL Cos ϕ +XL Sin ϕ ) Maka perhitungan diambil dari jarak terjauh dari MCB utama yaitu grup 2 . Dengan asumsi Cosϕ = 0.9 Kabel NYM 3 x 2.5 mm2
l = 8 Meter = 0.08 Km (Dari MCB utama ke grup 2) (13)
I = In =
P (V x Cos ϕ ) = 85 (220 x 0.9) = 0.347 A
∆U = 2 × I × l ( RL Cos ϕ +XL Sin ϕ ) (14)
= 2 × 0.695 × 0.8 (8.866 + 0.318) = 10.21 V ∆V(%) = = ∆U Un 100% = 10.21 220 100% = 4.64% (15)

## 3.6 Perhitungan Ekonomis
Perhitungan  ekonomis  dalam  penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengevaluasi  dan  menganalisis aspek-aspek  ekonomi  yang  terkait  dengan  penerapan  teknologi  energi  surya.  Hal  ini  melibatkan berbagai  komponen  dan  parameter  ekonomi  untuk  membantu  mengambil  keputusan  yang informasional dan rasional terkait investasi, pengembangan, dan penggunaan teknologi Solar PV.

## 3.6.1 Carbon Pricing
Perhitungan carbon pricing atau jejak karbon adalah untuk mengetahui jumlah karbon atau gas emisi yang dihasilkan dari energi listrik yang digunakan sebelumnya, yaitu sebelum dipasang solar PV. Selain itu tujuan lain dari dilakukannya perhitungan ini ialah untuk mengetahui seberapa besar dampak  dari  pemasangan  solar  PV  sebagai  renewable  energy  guna  mendorong  emisi  gas  rumah kaca.
Tabel 6. Jejak Karbon Listrik No Beban Elektronik Jumlah Jam/Minggu Watt/alat Total Watt Total kW 1 Pompa Air Kolam Ikan 1 168 26 4368 4.368 2 Pompa Air Hidroponik 2 84 90 7560 7.560 Total 11928  11.928 Electric Emission = Electric Consumption x Emisi Faktor (16) = 11.928 × 0.725 = 8647.8 kg/co 2
Reduction Emision = Electric Emission x Percentage current of using solar photovoltaic (17) = 8647.8 × 4 = 3459.12 kg/C0 2
Dari hasil perhitungan carbon pricing diatas didapatkan emisi energi listrik senilai 8647.8 kg/co 2 dan mampu ditekan dengan penggunaan solar PV sebesar 3459.12 kg/C0 2 . perhitungan emisi karbon ini  dilakukan  dengan  mempertimbangkan  faktor  emisi  wilayah  yang  sesuai  dengan  tempat penelitian yaitu pulau Jawa yang senilai 0.725.

## 3.6.2 Life Cycle Cost
Dalam  pengelolaan  aset  dan  manajemen  proyek,  Life  Cycle  Cost  bertujuan  untuk menggambarkan  semua  biaya  yang  terkait  dengan  suatu  produk,  sistem,  atau  proyek  dari  awal hingga  akhir  siklus  hidupnya.  Konsep  ini  mencakup  semua  biaya  yang  terkait  dengan pengembangan, pembuatan, penggunaan, perawatan, pemeliharaan, dan pembuangan barang atau sistem  tersebut.  Ini  terdiri  dari  biaya  awal  (investasi),  biaya  penggunaan/operasi,  dan  biaya perawatan.
Tabel 7. Total Biaya Investasi (Peralatan)
O&Mp = O&M [(1+i)n/i(1+i)n] (18)
=USD 10 [(1+10%)10/(10%(1+10%)10)] =USD 100
= Rp.1.516.045
Setelah  diketahui  biaya  investasi  dan  biaya  operasional  dan  perbaikan  maka  dapat  dihitung nilai LCC dalam penggunaan modul PV.
LCC = II + O&Mp
(19)
= 17.660.570 + 1.516.045
= Rp.19.176.615

## 3.6.3. Cost Of Energy
Dalam  penelitian  ini,  analisis cost  of  energy bertujuan  untuk  dapat  membantu  dalam memperkirakan tingkat kelayakan ekonomi dari sistem PLTS, mengidentifikasi faktor-faktor yang berkontribusi terhadap biaya energi.
CRF = I (1+i) n (1+i)𝑛−1 = 10% (1+10%)10 (1+10%)10−1 = 10 (20) Estimasi Energi = Kapasitas Total Radiasi Maksimum × Irradiasi =
840 Wp 1000 W/M² × 387.2 W/M² × 365 hari (21)
= 118.71 kWh/ Tahun
Berdasarkan  hasil  perhitungan  LCC,  CRF,  dan  estimasi  energi  dalam  satu  tahun  maka  besar biaya energi (cost of energy) untuk PLTS sebagai berikut :
COE = LCC × CRF A  kWh = 19.176.615 ×10 118.71 = RP. 1.615.417/kWh (22)
3.6.4. Break Even Point
Analisis  break-even  point  bertujuan  untuk  menghitung  periode  waktu  yang  diperlukan  agar investasi awal dalam sistem Solar PV dapat terbayar kembali melalui penghematan biaya energi.
Biaya listrik = 1.704    kWh × Rp1.444,70.- = Rp. 2.461,76,-/hari (23) Apabila satu tahun rata-rata terdiri dari 365 hari, maka biaya listrik yang diperlukan selama satu tahun adalah Biaya listrik = 365 × Rp. 2.461,76,-/hari= Rp. 898.546/tahun (24) BEP = II 𝐵𝑖𝑎𝑦𝑎 𝐿𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑘 𝑇𝑎ℎ𝑢𝑛𝑎𝑛 = 17.660.570 898.546 = 19.6 Tahun (25)
No Item Jumlah Harga Satuan (Rp.) Total (Rp.) 1 Solar PV Mono 120 Wp 7 730.000.00 5.110.000 2 Inverter 1 3.000.000.00 3.000.000 3 Baterai VRLA Solana 4 2.250.000.00 9.000.000 4 Twin Kabel 2x2.5mm 1 260.500.00 260.500 5 Konektor kabel 2 12.535.00 25.070 6 MCB 1 85.000.00 85.000 7 Solar Charge Controller 1 180.000.00 180.000 Jumlah 17.660.570

## 4. Pembahasan
Berdasarkan  hasil  perancangan  desain  PV  dengan  total  kebutuhan  beban  elektronik  yang terpasang dimana pada penelitian ini beban yang digunakan ialah 3 buah pompa air dengan jumlah total  kebutuhan  listrik  yang  harus  dipenuhi  sebesar  139.2  Watt,  kapasitas  baterai  yang  dapat bertahan dalam kemungkinan kondisi tanpa ada matahari serta tetap memperhatikan nilai efisiensi nya sehingga diperlukan 4 unit baterai yang dipasang seri-paralel, Pemilihan jenis solar panel yang perlu memperhatikan titik suhu standar dengan maksimum irradiansi sebesar 1000 W/m 2 dan untuk memenuhi  kapasitas  beban  maka  diperlukan  7  buah  solar  PV.  Kapasitas  inverter  dengan  standar efisiensi  0.8  dan  controller  current  sebesar  20  ampere.  Sebagai  pengujian  kelayakan  dari  hasil perencanaan  maka  dilakukan  percobaan  dengan  kondisi  hujan,  mendung,  maupun  cerah  dengan hasil dimana solar PV tetap mampu menghasilkan daya yang maksimal ketika cuaca sedang cerah dan mendung.
Berdasarkan  Penggunaan  energy  meter  atau  PZEM-004T  berbasis  IoT  yang  menggunakan mikrokontroller Esp8266 dan aplikasi Blynk Iot guna memonitoring kualitas daya listrik pada beban elektronik  dengan  menggunakan  Kabel  jenis  NYM  3  x  2.5  mm2  menunjukkan  hasil  bahwa  drop tegangan sebesar 10.21 Volt atau 4.64% yang nilainya masih termasuk kategori standar.
Berdasarkan Perhitungan biaya ekonomis yang meliputi total emisi karbon yang berguna untuk mengetahui seberapa banyak emisi yang dihasilkan sebelum pemasangan solar  PV sebesar 8647.8 kg/co 2 dan total emisi yang dikurangi setelah pemasangan PV sebesar 3459.12 kg/C0 2 . Life Cycle Cost yang digunakan untuk menggambarkan semua biaya yang terkait dengan suatu produk, sistem, atau proyek dari awal hingga akhir siklus hidupnya seperti biaya awal (investasi) senilai Rp. 17.660.570. biaya penggunaan/operasi dan biaya perawatan sebesar Rp. 1.516.045.00. Cost of energy atau biaya energi yang merupakan teknik analisis yang digunakan untuk menghitung dan mengevaluasi biaya yang terkait dengan produksi energi dari sistem PLTS dimana berjumlah Rp. 1.615.417/kWh. BEP atau disebut juga balik modal yang dinyatakan dalam tahunan ini membutuhkan selama 19.6 Tahun untuk kembalinya modal dari investasi penelitian ini.

## 5. Kesimpulan
Implementasi  Solar  PV  ini  diharapkan  dapat  mengembalikan  dan  mengoptimalisasi  kembali inovasi  sebagai  salah  satu  kampung  wisata  edukasi  dengan  menggunakan  metode Standalone/ Offgrid .  Hasil  Implementasi  dengan  pengujian  yang  memperhatikan  macam  kondisi  tropis  yaitu hujan, mendung, dan cerah menunjukkan bahwa solar PV layak untuk digunakan sebagai renewable energy. Monitoring kualitas daya listrik menunjukkan hasil bahwa drop tegangan sebesar 10.21 Volt atau 4.64% yang nilainya masih termasuk kategori standar daya listrik. Pengamatan alat dan beban dilaksanakan  selama  3  bulan  operasional  alat.  Biaya  penggunaan  listrik  serta carbon  pricing pada pemasangan  PV  sebagai renewable  energy mampu  menekan  13.496  %C0 2 dan  hasil  pengembalian investasi didapatkan ketika mencapai 19.6 tahun pemakaian
Saran  yang  dapat  dilakukan  untuk  kelanjutan  penelitian  (future  study)  adalah  dengan melakukan  penambahan  kapasitas  baterai  agar  pompa  air  dapat  bertahan  lebih  lama,  Melakukan pengujian tambahan terkait data baterai seperti SOC, SOH, dan DOD untuk menambah kedalaman dan analisis penelitian, Untuk mendapatkan hasil penelitian yang lebih baik lagi, disarankan bahwa untuk penelitian-penelitian selanjutnya perlu ditambahkan metode analisis dalam pengolahan data terkait penelitian yang dilakukan. Melakukan perbandingan dengan hasil pengukuran solar PV tipe lain agar dapat mengetahui perbedaan, efisiensi, serta hasil pemakaian dalam kondisi cuaca yang beragam juga.
Complete 2023, Vol. 4, No. 1, doi.org/10.52435/complete.v4i1.370

## Referensi
1. D. A. Widodo, “Pengembangan Potensi Energi Matahari Sebagai Energi Listrik Berwawasan
Lingkungan Pada Area Atap Fotovoltaik Permukiman Provinsi Jawa Tengah,” 2020.
2. Kementrian Koordinator Bidang Perekonomian Republik Indonesia, “Upaya Penurunan Gas Rumah Kaca Melalui Langkah Strategis Pada Sektor Kritikal Perubahan Iklim,” 2021. [Online]. Available:
Www.Ekon.Go.Id
3. Media Publication Green Info, “Mengenal Carbon Pricing Dan Peranannya Dalam Mengatasi Perubahan Iklim,” Nov. 19, 2021.
4. S. Ariyono, E. Wasito, S. Handoko, J. Teknik Elektro, And J. Teknik Mesin Politeknik Negeri Semarang,
“Pemanfaatan Teknologi Konversi Energi Surya Untuk Hidroponik Pada Smp Alam Ar Ridho,” 2018.
5. P. Honora, “Pemanfaatan Tenaga Surya Sebagai Penggerak Pompa Air D c Pada Tanaman Hidroponik,” 2018.
6. A. B. Pulungan, J. Sardi, And J. T. Elektro, “Pemasangan Sistem Hybrid Sebagai Penggerak Pompa Air,” Vol. 5, P. 2019, [Online]. Available: Http://Ejournal.Unp.Ac.Id/Index.Php/Jtev/Indexjtev
7. L. Mohammad, Suyanto, Muhammad K hamim Asy’ari, Asma’ul Husna, And Sarinah Pakpahan,
“Pengembangan Sistem Hidroponik Otomatis - Modern Berbasis Panel Surya Dan Baterai,” Jurnal
Nasional Teknik Elektro Dan Teknologi Informasi , Vol. 10, No. 1, Pp. 77 – 84, Feb. 2021, Doi:
10.22146/Jnteti.V10i1.727.
© 2019 by the authors. Submitted for possible open access publication under the terms and  conditions  of  the  Creative  Commons  Attribution  (CC  BY)  license (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).
Complete 2023, Vol. 4, No. 1, doi.org/10.52435/complete.v4i1.370