## PERANCANGAN POMPA AIR TENAGA SURYA GUNA MEMINDAHKAN AIR BERSIH KE TANGKI PENAMPUNG
Budi Hartono 1
Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin Universitas Ibnu Chaldun bo3di.hartono@gmail.com Purwanto 2 ,Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Jakarta
87Purwanto@gmail.com

## ABSTRAK
Air  bersih  merupakan  kebutuhan  pokok  setiap  manusia,  baik  untuk minum,  memasak,  mandi,  mencuci  dan  lain-lain.  Maka  setiap  kehidupan tidak dapat dipisahkan dari kebutuhan air.  Ketersediaan air yang mudah merupakan  cermin  kehidupan  yang  baik  dan  dapat  meningkatkan  mutu taraf  ekonomi  masyarakat.    Jaman  sekarang  untuk  mengambil  air  dari sumber  air  cukup  mudah  yaitu  menggunakan  pompa  air  karena  cukup efisien  dan  mudah  mendapatkan  pompa  air  sesuai  kebutuhan  masing- masing,  akan  tetapi  masalah  yang  sering  muncul  adalah  sumber penggerak pompa air tersebut  yaitu ketersediannya listrik terlebih untuk daerah pelosok yang belum tersentuh jaringan listrik negara. Di wilayah Indonesia  yang  dilewati  garis  katulistiwa,  ketersediaan  sinar  matahari sangat  melimpah  dan  gratis.  Maka  ini  dapat  digunakan  sebagai  sumber energi  listrik  untuk  menggerakan  pompa  air  tesebut  dengan  seperangkat panel  solar  cell.  Dengan  perancangan  pompa  air  tenaga  surya  ini dihasilkan daya 988  Wattpeak  (Wp) dari solar cell sehingga dapat untuk memenuhi kebutuhan air bersih harian sebesar 15 m 3 /hari.
Kata kunci : Air bersih, pompa air, solar cell.

## ABSTRACT
Clean water is a basic need of  every human being, whether for drinking, cooking,  bathing,  washing  and  others.  Then  every  life  can  not  be separated from the water needs. Availability of water is a reflection of the good  life  and  can  improve  the  quality  standard  of  the  local  economy. Today  to  take  water  from  a  water  source  that  is  easy  enough  to  use  the water pump because it is efficient and easy to get a water pump according to the needs of each, but the problem that often arises is the driving source of  the  water  pump  is  the  availability  of  electricity  especially  for  rural areas untouched state electricity grid. In the Indonesia region passed the equator, the availability of sunlight is abundant and free. This then can be used as a source of electrical energy to drive the water pump proficiency level with a set of solar cell panels. With the design of solar water pumps 988 Wattpeak (Wp) generated power of the solar cell so that it can to meet the needs of clean water daily for 15 m 3 /day.
Keywords : Water, water pump, solar cell.

## 1.PENDAHULUAN
Air merupakan salah satu kebutuhan  dasar  manusia,  baik  dari kebutuhan  sehari-hari  seperti  minum, memasak,  maupun  keperluan  sanitasi dan kebutuhan untuk pertanian. Ketersediaan  air  yang  cukup  bagi masyarakat terkadang menjadi masalah, terutama untuk daerah yang ketersediaan  sumber  air  terbatas  atau sumber  air  tanah  jauh  dari  tempat tinggal.  Meskipun  dijaman  sekarang pilihan  pompa  air  sudah  tersedia  dan mudah di dapatkan, akan tetapi ketersediaan  tenaga  pengerak  yang menjadi masalah, terutama untuk daerah yang belum terjangkau jaringan Perusahaan  Listrik  Negara    (PLN). Walaupun  sudah  terdapat  jaringan Perusahaan  Listrik Negara (PLN)  tetapi biaya pengoperasian pompa air semakin hari  semakin  besar.  Untuk  mencegah hal  tersebut  diperlukan  solusi,  salah satunya  adalah  menggunakan  teknologi listrik tenaga surya.
Di wilayah tropis cahaya matahari  dapat  diperoleh  secara  cuma- cuma sepanjang tahun. Salah satunya di Kecamatan  Dlingo,  Kabupaten  Bantul, Terletak antara 07° 44' 04" LS dan 110° 12' 34" BT. Disana saat musim kemarau cahaya matahari dapat diperoleh sepanjang  hari,  dan  diwilayah  tersebut sebagian  besar  saat  musim  kemarau sumber  air  tanah  hanya  diperoleh dibeberapa tempat saja, tetapi kebutuhan air bersih warga harus selalu tercukupi  untuk  keperluan  sehari-hari. Adapun  kebutuhan  air  bersih  dalam perancangan  pompa  air  tenaga  surya guna memindahkan air bersih ke tangki penampung untuk
mencukupi kebutuhan  air  bersih  warga  sebanyak 250  kapita  dengan  masing-masing sebesar 60 liter/kapita/hari.
Pemanfaatan  cahaya  matahari untuk  sumber  energi  listrik  pengerak pompa air adalah energi  terbarukan dan
ramah  lingkungan.  Sistem  kerja  dari pompa  air  tenaga  surya  adalah  pompa mendapatkan  energy  listrik    dari  panel surya untuk memompa air pada ketinggian  ( Head )  dan  jarak  yang dibutuhkan.  Pada  waktu  pagi  sampai sore  hari  saat  intensitas  cahaya  cukup, panel  surya  akan  mengubah  energi matahari menjadi energi listrik,
kemudian  di  simpan  ke battery sebagai sumber energi listrik untuk pompa air.

## 2. METODE PENELITIAN
Metode  yang  dilakukan  disini adalah  metode  perhitungan  unit  pompa nya  dan  disesuaikan  dengan  kapasitas yang diinginkan

## 3.HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1  Menghitung  kerugian  gesek  pada pipa
a). Pipa hisap ( Suction pipe )
- Head kerugian untuk pipa lurus
=    1,525 m - Head kerugian untuk belokan pipa 90°
( ) ( ) =    0,294 =    0,06 m - Head kerugian untuk saringan hisap
=    0,4 m
-Total kerugian head pipa hisap Kerugian head pipa hisap =   1,525 m + 0,06 m + 0,4 m =   1,985 m
b). Pipa keluaran ( Discharge pipe ) - Head kerugian untuk pipa lurus
=     5,1 m - Head kerugian untuk belokan pipa 90° Untuk  belokan  ( elbow )  90°,  pipa
keluaran direncanakan terdapat 4 belokan 90°, maka: Kerugian belokan 90° =      4  x
0,06 m
=   0,24 m - Head kerugian untuk belokan pipa 45°
( ) ( )
=   0,159
=    0,032m Karena direncanakan terdapat 2 belokan 45 °, maka:   =    2 x 0,032 m =    0,064 m
-Total  kerugian head untuk  pipa discharge adalah:
Kerugian pipa discharge =   5,1 m + 0,24 m + 0,064 m =   5,404 m c). Total semua head kerugian pipa Maka  total    semua  kerugian    pipa  ( h l ) ialah: h l =  Total kerugian pipa hisap + Total kerugian pipa discharge =  1,985 m + 5,404 m =  7,4 m
3.2  Menghitung head pompa
Yang dimaksud tinggi pemompaan  atau head total  pompa adalah  jarak  antara  ujung  isap  pipa sampai  ujung  keluarnya  air  ditambah kerugian-kerugian aliran. Besarnya head total  pemompaan  ( H )  harus dihitung  untuk  menentukan  ukuran pompa dan motor.
Setelah semua kerugian head diketahui, maka dapat dihitung head total pompa:
=     25 m +  7,4 m +  0,204 m =     32,604 m    ≈   33 m

## 3.3  Pemeriksaan Terhadap Kavitasi
a). Menghitung NPSHa
NPSH  yang  tersedia  ialah head yang dimiliki oleh zat cair pada sisi isap pompa,  dikurangi  dengan  tekanan  uap jenuh zat cair ditempat tersebut
.
Maka:
a). Menghitung NPSHr ( )
Agar pompa dapat bekerja tanpa mengalami kavitasi maka harus dipenuhi persyaratan sebagai berikut : NPSH  yang  tersedia  >  NPSH  yang diperlukan
Bedasarkan  perhitungan  NPSH  diatas didapat NPSHa lebih besar dari NPSHr, maka  pompa  dinyatakan  aman  dari kavitasi.
3.4  Menghitung Daya hidrolik
Setelah head total pompa diketahui  maka  langkah  selanjutnya menghitung daya hidrolik rata-rata yang diperlukan pompa (P h ) untuk
mengangkat air bersih tersebut.
=      1000  kg/m 3 x  9,81  m/s 2 x  33  m  x 0,00167 m 3 /s =   540,6 kg.m 2 /s 3 =   540,6 Watt
3.5  Menghitung Daya Poros Menghitung n s :

## √
⁄
=    34 Dengan  debit  aliran  air  0,1  m 3 /min dengan  n s =  34  bedasarkan  gambar grafik  4.2  didapat  efisiensi  pompa  η p
sebesar 0,58. Maka selanjutnya
menentukan  besar  daya  poros  (P p ) dengan menggunakan persamaan:

## 3.6  Menghitung daya motor listrik
Setelah  menghitung  daya  poros pompa  selanjutnya  menghitung  daya input motor (P m )  yang harus disediakan untuk  menjalankan  pompa  tersebut, dapat dicari dengan persamaan:

## 3.7  Menghitung ukuran inverter
Inverter adalah    alat    untuk mengubah  arus  DC  menjadi  AC,  hal ini    dilakukan  karena  arus  yang tersimpan dalam battery adalah arus DC sementara  arus  beban  atau  motor pengerak pompa ialah arus AC. Adapun ketentuan rating inverter yang digunakan  dalam  melayani supply daya
ke  beban  dari  suatu  sistem  pembangkit tenaga  listrik  yaitu  adanya  penambahan sekitar  20%  -  25%  dari  kapasitas  daya yang akan dilayani.
Pada  umunya  efisiensi  inverter adalah  berkisar  antara  50%  -  90% tergantung  dari  tipe  inverter  dan output nya . Apabila beban output inverter mendekati  beban  kerja  yang tertera maka efisiensinya semakin besar.
Dalam  perancangan  ini  daya beban  yang  harus  dilayani  adalah sebesar 1,3 kW, oleh karena itu inverter yang  digunakan  adalah  sebesar  1,5 kW.
3.8  Menghitung kebutuhan Battery
a). Kapasitas Battery
=    270,8 Ah b).    Kapasitas battery yang  melibatkan efisiensi kerja inverter =      270,8  Ah  +[(100%  -  0,6)  .  270,8
Ah]
=   270,8 Ah +100 Ah =   379,12 Ah
c).    Kapasitas  minimal battery yang dibutuhkan
=    1.264 Ah d).  Jumlah Battery Karena  dalam  perancangan  dipilih battery 12V  100Ah,  maka  untuk menentukan jumlah battery adalah:
3.9  Menghitung kebutuhan solar cell a).  Luas area photovoltaic array
b). Daya yang dibangkitkan
photovoltaic array
=      7,6  m 2 x  1.000  W/m 2 x 0,13 =   988 Watt
c).    Jumlah  modul  surya  yang dibutuhkan
Berikut  tabel  spesifikasi  modul  surya merek  Sunny  Power  yang  akan  dipakai dalam  perancangan  pompa  air  tenaga surya:
Tabel 1 Spesifikasi modul surya Silicon
Monocrystalline Sunny Power d).    Sudut  kemiringan  pemasangan panel  surya  Dalam  pemasangan  panel surya  ditentukan  sudut  kemiringan bedasarkan garis lintang dilokasi tersebut,  karena  diwilayah  perancangan terletak  antara  07°  Lintang  Selatan  dan 110° Bujur Timur, maka dari  Tabel 4.3
didapat  sudut  kemiringan  sebesar  15° menghadap  keutara,  karena  wilayah perancangan  terletak  diselatan  garis khatulistiwa.
Tabel 2 Sudut kemiringan array

## 4.KESIMPULAN
Bedasarkan  perencanaan  serta perhitungan  dapat  disimpulkan,  bahwa dengan  intensitas  matahari  rata-rata paling  rendah  dibulan  januari  sebesar 4,22  kWh/m 2 /hari  dilokasi  pendirian pompa air tenaga surya guna memindahkan  air  bersih  ke  tangki penampung  dapat  memindahkan  air bersih  15  m 3 /hari  untuk  kebutuhan harian  warga  dengan  kerja  pompa selama  2,5  jam.  Ini  sangat    bermanfaat disaat sumber air jauh dari rumah warga terlebih  saat  musim  kemarau,  dan  lebih efisien  dalam  penyediaan  air  bersih. Dengan penambahan aki untuk penyimpan  energi  listrik  maka  pompa dapat  beroperasi  saat  cuaca  mendung atau  hari-hari  kurang  cerah.  Jadi pemanfaatan energi surya untuk pemompaan  air  bersih  sangat  cocok digunakan  oleh  warga  dikecamatan Dlingo,  Bantul,  Yogyakarta,  dan  untuk wilayah tropis  lainya sebagai  salah satu alternatif  dari  ketergantungan  energi listrik PLN.

## DAFTAR PUSTAKA
1.  Kenna,  J.,  Gillet,  B.,  1985, Solar Water Pumping : A Handbook, IT Publications, London.
2.    Quaschning,  V,005, Understanding Renewable Energy Systems , Earthscan, London. 3.  Sari,  P.D.,  Nazir,  R.,  2015, Optimalisasi Desain Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Hybrid Diesel Generator : Photovoltaic  Array  Menggunakan Homer, vol 4 : 3-7.
4.    Sick,  F.,  Erge,  T, Photovoltaics  In Buildings : A Design For Architects And  Engineers, XYZ  Publizing
Company, Freiburg.
5.  Sitompul,  D.,  Hadi,  K.,  1984, Prinsip-Prinsip  Konversi  Energi, Erlangga, Jakarta.
6.  Sularso,  Tahara,  H.,  2004, Pompa dan Kompresor : Pemilihan, Pemakaian  dan  Pemeliharaan, PT. Pradnya Paramita, Jakarta.
7. Thomas, M.G., 1987, Water Pumping The  Solar  Alternative, SNL,  United
States of America.