## JURNAL ILMIAH FLASH
Vol. 10 No. 1, Halaman: 51 - 55 Juni 2024
INSTALASI DAN PENGUJIAN  PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA  ROOFTOP SISTEM ON GRID
Daud Obed Bekak 1 *, Ambrosius A Tino 2 , David S. Kotten 3 ,
Michael G. Pae 4 , Aries Seubelan 5 , Yusuf Baitanu 6 1,2,3,4,5,6 Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Kupang *E-mail: daudobed@yahoo.com
Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya  (PLTS)  On-grid didesain  untuk  penghematan  energi  yang  berdampak  pada pengurangan nilai tagihan Listrik PLN. Konstruksi pemasangan atau mounting modul surya dan asesorisnya harus dibuat  kokoh  dengan  mengikuti  kemiringan  atap  rumah.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengkaji  implementasi PLTS  on  grid  yang  meliputi  pemasangan  dan  pengujian  kinerja  sistem.  Hasil  penelitian  menunjukan  bahwa besarnya daya rata-rata yang dihasilkan oleh modul surya rooftop system On Grid sebesar 132,90 Watt/jam. Saat GTI disinkronkan dengan jaringan PLN, jika produksi energi dari modul surya melebihi besarnya daya beban maka seluruh daya dari modul surya yang digunakan. Sebaliknya jika energi yang diproduksi kurang dari beban maka energi  sisanya  diambil  dari  jaringan.grid  PLN.  Daya  motor  pompa  air  sebesar  1,3  Amper,  286  Watt.  Saat sinkronisasi awal daya yang didistribusikan dari modul surya sebesar 1,2 Ampere, pada jam 11.30, sedangkan pada jam 12.00 daya yang digunakan dari modul surya sebesar 1,38 Ampere dan daya ini seluruhnya digunakan dari modul surya, sedangkan daya sisa dari modul surya didistribusi ke grid listrik PLN.
Kata kunci : Instalasi PLTS, modul surya, PLTS On-grid, inverter

## PENDAHULUAN
Pembangkit Listrik tenaga Surya (PLTS) adalah  pembangkit  listrik  yang  mengubah energi surya menjadi energi listrik. Pembangkit listrik  bisa  dilakukan  dengan  dua  cara,  yaitu secara langsung menggunakan fotovoltaik dan secara  tidak  langsung  dengan  pemusatan energi  surya. Fotovoltaik mengubah  secara langsung  energi  cahaya  menjadi  energi  listrik menggunakan efek fotoelektrik. Menurut National Aeronautics and Space Administration (NASA)  potensi  alam,  Nusa Tenggara Timur merupakan salah satu Provinsi yang memiliki sumber energi listrik dari Energi Baru Terbarukan (EBT) yang cukup tinggi. Rata – rata intensitas radiasi matahari di NTT adalah 6,39kWh/m 2 .  Potensi  radiasi  matahari  ini sangat  cocok  dimanfaatkan  sebagai  energi terbarukan, khususnya PLTS.
Untuk  mempercepat  pengembangan Energi Baru dan Terbarukan, Pemerintah telah menetapkan  beberapa  regulasi  diantaranya (Peraturan  Menteri  Energi  Dan  Sumber  Daya Mineral Republik Indonesia No. 49 Tahun 2018 Tentang  Penggunaan  Sistem  Pembangkit Listrik Tenaga Surya Atap Oleh Konsumen PT. PLN  (Persero),  2018).  Sistem  On  grid  adalah system  PLTS  yang  terkoneksi  langsung dengan  grid  PLN.    Komponen  utama  dari system ini adalah Modul Photovoltaik , Inverter
Grid  Tie dan  Meteran  Export-import  (EXIM) sebagai  instrument  pengukuran  konsumsi energi listrik dari PLTS dan PLN.
Dalam penelitian ini, tahapan pembuatan sistem berdasarkan hasil perancangan  dan  selanjutnya  akan  dilakukan pengujian  dan  menganalisis  unjuk  kerja system meliputi berapa besar produksi energi listrik  dari  PLTS  dan  kontribusi  energi  listrik dari  PLN.  Selanjutnya  sistem  akan  dianalisis berdasarkan  aspek  ekonomis  dan  peluang penghematan  ketika  beban  disupalai  oleh PLTS  sistem  On-grid  maupun  suplai  energi listrik dari PLN.
Berikut  beberapa  penelitian  yang  telah membahas  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya Sistem  On-Grid  dan  manajemen  energi  listrik yang menjadi acuan pada penelitian ini sebagai berikut :
Penelitian  yang  dilakukan  oleh  Mehdi pada tahun 2018 tentang “New Smart Home’s energy  management  system  design  and implementation  for  frugal  smart  cities” .  Pada penelitian  ini,  peneliti  merancang  sebuah sistem pembangkit  listrik tenaga surya (PLTS) yang terkoneksi dengan grid utama. Perancangan sistem pada penelitian ini adalah sistem  on  grid  yaitu  local  energi  yang bersumber  dari  Pembangkit  Listrik  Tenaga Surya  (PLTS)  yang  terkoneksi  dengan  main grid (PLN).
Dalam  Penelitian    Nahela  Safri,  dkk (2019) tentang  “Analisa Unjuk Kerja Grid Tied Inverter  Terhadap  Pengaruh  Radiasi  Matahari dan  Temperatur  PV  pada  PLTS  On- Grid” Menyatakan  Pembangkit Listrik Tenaga  Surya (PLTS)  On-Grid menggunakan jenis Grid Tied Inverter  (GTI).  GTI  merupakan  salah  satu inverter yang secara otomatis dapat mensinkronkan  tegangan  DC yang bersumber dari  panel  PV  dengan  tegangan  jala-jala  PLN (Grid). Secara umum, topologi dasar rangkaian penyusun  GTI  dapat  tersusun  dari  tiga  jenis rangkaian,  yaitu  DC-DC  Boost  Converter, Isolating  Converter,  dan  DC-AC  Synchronous Converter.
Sisti Saodah dan Sri Utami, (2019) dalam penelitiannya  untuk  mendapatkan  kinerja  Grid Tie  Inverter  (GTI)  yang  baik  diperlukan  daya keluaran dari panel surya yang maksimum dan gelombang keluaran dari Grid Tie Inverter (GTI) harus  berbentuk  gelombang  sinusoidal  murni. Panel  surya  memiliki  kelemahan  dimana  daya keluarannya tergantung kepada kondisi radiasi matahari.  Ketika  cahaya  matahari  redup,  arus keluaran modul surya bisa drop secara drastis, sehingga  daya  keluarannya  tidak  digunakan secara maksimal.

## Komponen PLTS On Grid
Komponen-komponen  yang  dibutuhkan dalam perancangan PLTS On Grid adalah : 1.  Modul Surya
Modul
surya sebagai komponen pembangkit,  dalam  penelitian  ini  peneliti menggunakan modul surya tipe policristaline.  Penentuan  kapasitas  daya serta  jumlah  modul  yang  digunakan berdasarkan  beban  sistem  yang  ada  serta kapasitas daya listrik terpasang. Perhitungan Kapasitas Modul Surya Tahapan-tahapan  perhitungan  dan  analisis dalam menentukan jumlah modul surya : 1. Perhitungan dan analisis radiasi matahari total rata-rata harian
2. Mendapatkan  spesifikasi  modul  surya yang  akan  digunakan  terutama  data daya nominalnya (P n ) dimana P n = V mpp x I mpp (1) P n : daya nominal modul
V mpp : Tegangan maksim power point
I mpp
: Arus maksimum power point
3. Mengetahui atau mengoptimasi temperature kerja harian
4. Menentukan/perkiraan  waktu  otonomo sistem (t oton )
5. Perkiraan  waktu  regenerasi  sistem ((t regen )
Mengacu pada lama waktu radiasi rata-rata (t r ) (Wh/m 2 / 1.000 W/m 2 ) berdasarkan STC maka diketahui daya dalam Watt hour setiap harinya
E modul
=P N . t r (2) Sedangkan Jumlah modul (N) N = (E total . t oton )/ (E modul . t regen )                  (3) dimana  :
E modul : Energi yang dihasilkan modul surya
E total : energi total t oton : Watu otonomi

## 2.  Grid tie Inverter
A-tie inverter grid (Grid Tie Inverter) adalah tipe  khusus  dari  inverter  yang  mengubah arus searah listrik  (DC) menjadi arus bolak balik (AC). Sistem Grid Tie atau Sistem On Grid bekerja dengan cara mengalirkan listrik langsung dari panel surya tanpa menggunakan baterai/ accumulator /aki. Sistem  energi  listrik  yang  dihasilkan  dari panel surya berupa arus Direct Current (DC) kemudian dikonversi menjadi arus Alternating  Curent (AC)  melalui  Inverter. Arus DC yang sudah dikonversikan tersebut langsung  dapat  digunakan  ke  beban/alat rumah  tangga  yang  membutuhkan  energi listrik  seperti  lampu,  televisi  (TV),  kipas angin  dan  alat  elektronik  lainnya  yang membutuhkan energi listrik.
Sistem Grid Tie atau Sistem On Grid bekerja bersama dengan arus listrik dari PLN, yakni arus  PLN  menjadi  penghubung  atau penyalur arus listrik dari panel surya kepada beban, sehingga penggunaan listrik langsung dihasilkan dari energi listrik panel surya.  Penggunaan  panel  surya  dapat membantu mengurangi tagihan biaya listrik dari  PLN,  semua  dapat  terlihat  pada  box meteran listrik PLN yang tidak bergerak.

## Gambar 1. Inverter Grid Tie

## Menentukan Kapasitas Inverter
Untuk menentukan kapasitas inverter dalam suatu  sistem  PLTS,  dapat  dihitung  dengan menggunakan persamaan [7]:
Kapasitas  Inverter  :  W maks /beban+  (25% W maks /beban) (4)
Kapasitas  Inverter  memiliki  Rating  125% dari jumlah daya beban.
Cara kerja Sistem On Grid :
• Panel  surya  menyerap  dan  mengubah cahaya matahari menjadi listrik DC.
• Inverter Grid Tie atau On Grid mengubah listrik DC menjadi listrik AC yang sinkron dengan jaringan listrik (PLN).
Instalasi dan Pengujian  Pembangkit Listrik Tenaga Surya  Rooftop Sistem On Grid Bekak 1 , dkk. 53
• Listrik  AC  disalurkan  ke  panel  listrik  utama yang  sudah  terhubung  langsung  oleh inverter Grid Tie atau On Grid. • Net  Metering  atau  meteran  Eksport-Import (Exim) menghitung konsumsi
bersih pemakaian  listrik.  Jika  ada  surplus energi yang dihasilkan oleh sistem Grid Tie, maka  kelebihan  tersebut  akan  dikirim kembali ke jaringan PLN.
3.  Meteran Eksport-Import (EXIM) Meteran  Eksport-Import  (Exim)  atau  Net
Metering  adalah  sebuah  skema  yang memungkinkan  untuk  menyuplai  kelebihan listrik  yang  diproduksi  oleh  modul  surya  ke jaringan  PLN.  Sistem  panel  surya  didesain sedemikian  rupa  untuk  dihubungkan  dari modul surya ke inverter dan meteran Exim, untuk  pelanggan  PLN  yang  menggunakan panel  surya,  PLN  akan  memasang  meter listrik Exim.
Meteran  exim  menghitung  berapa  energi surplus/lebih  yang  keluar  dan  berapa  yang terpakai dari solar panel. Meteran Exim juga menghitung  energi  listrik  yang  dihasilkan dari Sistem On Grid.
Gambar 2. Meteran Eksim

## METODE PENELITIAN
A.  Waktu dan Tempat Penelitian Waktu penelitian ini dilaksanakan mulai dari perhitungan,  perancangan  dan  Instalasi sistem  Rooftop  On  Grid  serta  pengujian daribulan Maret sampai dengan Mei 2023. Lokasi penelitian Laboratoriun Instalasi dan Proteksi Politeknik Negeri Kupang Berdasarkan  kajian  dan  literatur  Penelitian ini  meliputi  Instalasi  pemasangan  PLTS Rooftop  sistem  On  Grid dan  melakukan pengukuran  kinerja  dari  modul  Surya  dan pengujian  sistem  pompa  untuk  melihat kinerja  dari  grid  Tie  Inverter  dan  meteran eksim.
Grid Meter
Exim Inverter Grid Tie Modul Surya Konsumen PLN
Gambar 3 Blok Sistem PLTS On Grid
B.  Instalasi PLTS Rooftop sistem On Grid
Konstruksi  Pemasangan  Mounting  Modul surya  berdasarkan  ukuran/zise  modul Panjang : 1410mm, lebar : 1010mm, dengan ketebalan  frame  40mm.  Volume/luas  atap yang dibutuhakan untuk 1 (satu) buah modul surya = 1.424.100mm = 1,424m 2
Dari  hasil  perancangan  diperoleh  5  buah Modul surya, maka volume atap konstruksi yang dibutuhkan = 7,120m 2 .
Pemasangan  konstruksi  untuk  penyangga Mounting  profile  Rail  R  7,  penyangga  L breaket  dan  assesories  Mid  Clam,  and
Calam, T Bolt, Gambar 4 merupkan konstruksi penempatan  modul  surya  dengan  ukuran dan assesories untuk kelengkapan pemasangan sistem rooftop.
Gambar 4. Tampak atas Pemasangan Modul surya pada mounting modul surya
Gambar  Instalasi  sistem  On  Grid  Hubungan antara  GTI,  Array  Modul  Surya,  sumber  PLN, Meteran Eksim dan beban.
Modul PV Meter EKSIM 1 3 2 4 220V L N Sumber PLN BEBAN GTI

## Gambar 5  Instalasi Sistem On Grid

## PEMBAHASAN
Berdasarkan data spesifikasi modul: jika diketahui  Maximum  Sistem  V DC :  1000V,  jika pada intensitas radiasi 1.000W/m 2 dan temperature  25 0 C,  dengan  tegangan  V mpp = 45,0,  dan  Arus  (I mpp )  =  2,69  maka  diperoleh daya  nominal  (P N )  modul  dengan  persamaan (1) sebesar 121,05 Watt.
Lama  waktu  radiasi  rata-rata  (t r )  = 897,24Wh/m 2 /  1.000  W  =  0,897Wh,  setiap harinya.
Dengan demikian, dalam satu hari setiap modul harus mampu mensuplai energi rata-rata yang  dihitung  dengan  persamaan  (2)  maka sebesar 118,38 Wh/hari.
Jadi  jumlah  modul  (N)  yang  diperlukan untuk  dapat  mensuplai  kebutuh2an  daya sebesar 600W dapat dihitung dengan menggunakan  persamaan  untuk  mencari jumlah  modul/n.  Karena  sistem  On  Grid  maka waktu otonomi/otonomi days diabaikan. Waktu diperhitungkan  saat  Matahari  bersinar  dan dapat mengenai modul PV. Maka jumlah modul untuk  dapat  mensuplai  daya  sebesar  600W dengan  persamaan  (3)  dibutuhkan  modul surya sebanyak 5 buah.
Dari  jumlah  modul  diatas  karena  dalam pengujian  ini  diabaikan  factor  deklinasi/sudut condong matahari karena sudut kemiringangan modul  mengikuti  sudut  kemiringan  dari  atap bangunan. Pada penelitian ini rata-rata radiasi diukur  berdasarkan  kemiringan  dari  atap bangunan.
Gambar 6 Hasil Instalasi Sistem Rooftop On Grid
Dari hasil pengukuran Intensitas cahaya, hasil  sangat  bervariatif  selama  pengukuran, mulai  pukul  7.30  WITA  terukur  dikisaran    231 W/m 2 .  Kemudian  pengukuran  di  jam –  jam
selanjutnya mengalami peningkatan, Intensitas cahaya  matahari  pada  pukul  11.30  WITA terukur 1.350 W/m 2 .  Adapun intensitas cahaya tertinggi  di  pukul  12.00  WITA  adalah  1.505 W/m 2 dan Intensitas cahaya pada pukul 15.30 WITA  adalah  682  W/m 2 .  Tingkat  radiasi  ini mulai mengalami penurunan.
Berdasarkan  karakteristik  Radiasi  dan daya modul surya terlihat semakin besar radiasi yang  dihasilkan  maka  daya  output  Modul  PV semakin  besar,  namun  kenaikan  suhu  akan berpengaruh  pada  daya  output  dari  modul surya.    Dari  karakteristik  terlihat  saat  pukul 12.30  terjadi  maksimum  daya  dan  semakin tinggi  tinggi  suhu  (58,2) 0 C  maka  terjadi kenaikan  arus  (5,78)  Ampere  dan  tegangan output modul akan turun (42,9) sehingga daya output semakin turun/kecil. Hal ini dapat dilihat dengan keadaan pada jam 11.30 dimana saat suhu  52,8 0 C  tegangan  sebesar  43,45  VDC, dan  arus sebesar 4,48 Ampere daya keluaran sebesar 210,30Watt.
Gambar 6 dibawah merupakan karakteistik  dari  Radiasi  dan  Daya  modul Photovoltaik hasil pengukuran
Gambar  7 Karakteristik radiasi dan daya modul surya
Pada  saat  pengukuran    daya  yang dihasilkan oleh Modul Photovoltaic karakteritiknya  berubah  (naik-turun)  hal  ini dipengaruhi  oleh  arus  dan  tegangan  yang dihasilkan oleh modul surya.
.
Gambar  8 merupakam karakteristik arus dan Tegangan
Dari karakteristik terlihat saat jam 11.30 terjadi
Instalasi dan Pengujian  Pembangkit Listrik Tenaga Surya  Rooftop Sistem On Grid Bekak 1 , dkk. 55
kenaikan tegangan 43,45Volt DC dan arus 8,33 ampere.

## Saat Pengujian Beban
Dari hasil pengujian saat GTI disinkronkan  dengan  sumber  listrik  PLN  dan diberi beban  motor pompa  air pada jam 11.00 daya yang dihasilkan oleh modul surya sebesar 210,30 Watt. Parameter yang ditunjukkan pada alat  ukur  meter  EXIM,  Arus  sebesar  1,2 Ampere dan daya 15Watt sedangkan tegangan system  sebesar  220  VAC.  Sama  halnya  saat daya  puncak  pada  jam  12.00  parameter  arus,
1.38 Amper, tegangan 220VAC.  maupun daya 17,6 Watt pada meter EXIM.
Dari daya output pada meter exim dapat dianalisis sebagai berikut :
Daya  motor  pompa  air  sebesar  1,3  Ampere atau setara dengan 286Watt. Saat sinkronisasi awal  daya  yang  didistribusikan  dari  modul surya  sebesar  1,2  Ampere,  pada  jam  11.30, sedangkan  pada  jam  12.00  daya  yang digunakan  dari  modul  surya  sebesar  1,38 Ampere dan daya ini seluruhnya digunakan dari modul surya, sedangkan daya sisa dari modul surya didistribusi ke grid listrik PLN.
Gambar 9. Karakteisti daya sinkronisasi GTI dengan Listrik PLN
Dari  karakteristik  daya  output  GTI  terlihat mengalami  penyerapan  energi  dari  modul surya  dimana  pada  pengujian  daya  output modul mengalami penurunan.
Tegangan  sistem  output  dari  GTI  220Volt  AC dan  tetap  karena  adanya  kerja  MPPT  dan sinkronisasi dari microcontroller yang mengatur tegangan  dan  frekuensi  inverter  disesuikan dengan tegangan listrik PLN.

## KESIMPULAN
1.  Besarnya  daya  rata-rata  yang  dihasilkan oleh  modul  surya  rooftop  system  On  Grid sebesar 132,90Watt/jam. Saat GTI disinkronkan  dengan  jaringan  PLN  energi yang  digunakan  oleh  beban  jika  produksi energi  dari  modul  surya  melebihi  besarnya daya beban maka seluruh  daya dari  modul surya  yang  digunakan.  Sebaliknya  jika energi  yang  diproduksi  kurang  dari  beban
maka energi sisanya diambil dari jaringan.grid PLN.
2.  Daya motor pompa air sebesar 1,3 Amper/ 286Watt. Saat sinkronisasi awal daya yang didistribusikan dari modul surya sebesar 1,2 Ampere,  pada  jam  11.30,  sedangkan  pada jam 12.00 daya yang digunakan dari modul surya  sebesar  1,38  Ampere  dan  daya  ini seluruhnya  digunakan  dari  modul  surya, sedangkan  daya  sisa  dari  modul  surya didistribusi ke grid listrik PLN.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] I  K  Agus  Setiawan,  dkk.“Analisis  Unjuk Kerja  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya (Plts)  Satu  Mwp Terinterkoneksi  Jaringan Di Kayubihi, Bangli,” 2014
[2]   L. Mehdi et al. , “New Smart Home’s energy management system design and implementation  for  frugal  smart  cities,” 2018  Int.  Conf.  Sel.  Top.  Mob.  Wirel. Netw. , pp. 149 –153, 2018.
[3]   Lubis Abubakar & Sudradjat Adjat,  Listrik Tenaga  Surya Fotovoltaik ,  BPPT  Press, 2006
[4]  Manual  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya PLTS  2 kW Untuk SD Negeri  Ngaek, PT Bina Lintas Usaha Ekonom, 2020
[5] Permen  RI  No.  49  tahun  2018,    “Tentan Penggunaan  Sistem  Pembangkit  Listrik Tenaga  Surya  Aatap  oleh  Konsumen  PT Perusahaan Listrik Negara (Persero)
[6] Pidoa  Rifaldo  dkk,  Analisa  pengaruh kenaikan temperatur permukaan solar cell terhadap daya output”. 2017
[7] Safri Nahela , dkk, “Analisa Unjuk Kerja Grid Tied Inverter Terhadap Pengaruh Radiasi  Matahari  dan  Temperatur  PV pada PLTS On-Grid ”. ELKHA , Vol. 11, No.2, Oktober 2019,
[8]   Saodah Siti dan  Sri U tami, “Perancangan Sistem Grid Tie Inverter pada Pembangkit Listrik  Tenaga  Surya ”.  ELKOMIKA,  Vol  7 Mei 2019.
[9]   S. Jose and R. L. Itagi , “Smart solar power plant,” 2015  Int.  Conf.  Commun.  Signal Process. ICCSP 2015 , pp. 850 –854, 2015.
[10]  Rail  Joiner    dan  Assesories  Rooftop system http//megasolar/etalase/aluminium frame.
[11]  Coctor MCY dan MC4 :
http://megasolar/etalase/aluminium frame [12]  Konfigurasi komponen PLTS Off Grid : https://www.google.com/imgur