ANALISIS POTENSI PLTH (SURYA & ANGIN) UNTUK PENYEDIAAN ENERGI LISTRIK DI PULAU KETAPANG TUGAS AKHIR

Transkripsi

1 ANALISIS POTENSI PLTH (SURYA & ANGIN) UNTUK PENYEDIAAN ENERGI LISTRIK DI PULAU KETAPANG TUGAS AKHIR Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Derajat Strata-1 Pada Prodi Teknik Eletro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta Disusun Oleh: DWI ARIODARMA PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA YOGYAKARTA 2016 i

2 LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR ANALISIS POTENSI PLTH (SURYA & ANGIN) UNTUK PENYEDIAAN ENERGI LISTRIK DI PULAU KETAPANG Disusun Oleh: UDWI ARIODARMA Telah diperiksa dan disetujui: Dosen Pembimbing 1 Dosen Pembimbing 2 UIr. Slamet Suripto, M.Eng.U URahmat Adiprasetya A.H, S.T., M.Eng. NIP NIP ii

3 HALAMAN PERNYATAAN Yang bertanda tangan dibawah ini: Nama : DWI ARIODARMA NIM : Program Studi : Teknik Elektro Fakultas : Teknik Universitas : Universitas Muhammadiyah Yogyakarta Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa naskah Tugas Akhir Analisis Potensi PLTH (Surya & Angin) Untuk Penyediaan Energi Listrik di Pulau Ketapang ini merupakan hasil karya tulis saya sendiri dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjaanaan di Perguruan Tinggi dan sepanjang pengetahuan penulis juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis disebutkan sumbernya dalam naskah dan daftar pustaka dengan mengikuti tata cara dan etika penulisan karya tulis ilmiah yang lazim. Yogyakarta, 30 Desember 2016 Penulis Dwi Ariodarma iii

4 LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR ANALISIS POTENSI PLTH (SURYA & ANGIN) UNTUK PENYEDIAAN ENERGI LISTRIK DI PULAU KETAPANG Disusun Oleh: DWI ARIODARMA Telah Dipertahankan di Depan Tim Penguji Pada Tanggal 30 Desember 2016 Susunan Tim Penguji: Dosen Pembimbing 1 Dosen Pembimbing 2 UIr. Slamet Suripto, M.Eng.U URahmat Adiprasetya A.H, S.T., M.Eng. NIP NIP Penguji UKarisma Trinanda Putra, S. ST., M.T. NIP Tugas Akhir ini telah dinyatakan sah sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Mengesahkan Ketua Program Studi Teknik Elektro UIr. Agus Jamal, M.Eng. NIK iv

5 MOTTO Kamu sukses, teman-teman mu tau siapa dirimu. Kamu gagal, kamu tau siapa teman-teman mu Dalam menjalani hidup selalu belajar untuk mensyukuri nikmat yang telah di anugerahkan Tuhan kepada kita, karena orang lain belum tentu seberuntung kita Setinggi apapun pangkat yang dimiliki, anda tetap seorang pegawai Sekecil apapun usaha yang anda punya anda adalah bos nya (Bob Sadino) v

6 INTISARI Tujuan utama dari skripsi ini adalah mengetahui potensi angin dan matahari sebagai sumber alternatif pembangkit listrik (PLTH) sebagai penyedia energi listrik yang optimal di Pulau Ketapang. Matahari dan angin merupakan sumber energi altenatif terbarukan pengganti sumber bahan bakar fosil. Dalam mengetahui potensi angin dan matahari di Pulau Ketapang sebagai pembangkit listrik dilakukan dengan cara melakukan penelitian berupa mengetahui data intensitas cahaya, kecepatan angin,dan profil beban listrik di Pulau tersebut kemudian dilakukan simulasi menggunakan Sofware HOMER untuk membantu pemodelan dari sebuah sistem tenaga listrik yang optimal. Dalam hasil penelitian ini di dapat bahwa Potensi pembangkit listrik hybrid (Surya & Angin) tidak cocok di lokasi penelitian dikarenakan pembangkit listrik tersebut tidak efesien dalam penggunaan dan pengoperasian mengingat biaya investasi dan nilai NPC yang lebih besar ($ ) serta kecepatan angin rata-rata di tempat tersebut sangat kecil, karna dalam 1 tahun hanya menghasilkan rata-rata kecepatan angin sebesar 2,35 m/s, sehingga dibanyak hari dan bulan wind turbin tidak menghasilkan produksi listrik dan total hasil produksi energi listrik yang dihasilkan dari Wind turbin hanya sebesar 109 Kwh/yr yaitu (0%) dari total pembangkit. Potensi pembangkit listrik yang sesuai untuk kondisi di lokasi penelitian adalah Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS). Konfigurasi pembangkit listrik yang teroptimal adalah Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) yang terdiri dari PV 30kW, 120 battery S6CS25P, converter 30 kw dengan nilai NPC ($ ). Kata Kunci : PLTH, Pulau Ketapang, Homer. vi

7 LEMBAR PERSEMBAHAN Skripsi ini penulis persembahkan untuk : 1. Ibuku tersayang, Ibu Maryati S.Pd yang sangat aku sayangi dan aku cintai dan juga selalu mendo a kan ku. 2. Bapakku terhebat, Bapak Dirwan Hiba yang selalu memberi motivasi dan selalu memberi apa yang selalu aku inginkan. 3. Kakakku Eko Suyetno S.Pd sebagai salah satu sumber motivasi untuk saya berjuang dan membanggakan orang tua. 4. Keluarga besar kakekku Marzuki dan nenek ku Norpisa yang terus mendoakan cucu ya berhasil. 5. Keluarga besar kakek (Alm) Hatenan dan nenek ku Sujana. 6. Paman saya Dr. Suartin Marzuki S.T., M.T, kakak saya Nabila Dani S.pd, Mega Tuslima, Sudarti, Komandala Putra, dan sodara-sodara lainnya terimakasih atas nasehat nasehatnya yang luar biasa dan terimakasih juga telah mendoakan. 7. Sahabat- sahabat saya Eko Bagus Sholihin S.Ip, Ikhsanul Irawan S.P, Yandi, Zuni, dan teman-teman dari Belitung lainnya terimakasih selalu memberikan semangat pada Saya. 8. Orang Spesial Elvi Triani yang selalu ada hingga saat ini untuk selalu mendukung dan memberi semangat. vii

8 KATA PENGANTAR Assalammu alaikum Wr. Wb. Dengan mengucapkan Puji dan Syukur penulis panjatkan akan kehadirat Allah SWT, yang telah memberikan Rahmat dan Hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan skripsi dengan judul: Analisis Potensi PLTH (Surya/Angin) Untuk Penyediaan Energi Listrik di Pulau Ketapang Berbagai upaya telah penulis lakukan untuk menyelesaikan skripsi ini, tetapi karena keterbatasan kemampuan penulis, maka penulis memohon maaf yang sebesar-besarnya karena masih banyak kekurangan-kekurangan dalam penyusunan laporan skripsi ini, baik dalam susunan kata, kalimat maupun sistematika pembahasannya. Penulis berharap laporan skripsi ini dapat memberikan sumbangan yang cukup positif bagi penulis khusunya dan pembaca sekalian pada umumnya. Terwujudnya laporan Skripsi ini tidak lepas dari bantuan dan dorongan berbagai pihak yang sangat artinya. Dan dalam kesempatan ini, penulis menyampaikan ucapan rasa terimakasih kepada : 1. Allah SWT yang telah memberikan karunia, rahmat, dan hidayah Nya. 2. Rasulullah SAW yang telah menunjukan jalan terang benderang. 3. Ibu saya, Ibu Maryati S.Pd dan Bapak Saya, Bapak Dirwan Hiba yang selalu mendoakan dan mendukung. Keluarga yang tak pernah lelah memberikan dorongan untuk penyusunan tugas akhir ini. 4. Bapak Ir. Agus Jamal, M.Eng. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadyah Yogyakarta. 5. Bapak Ir. Slamet Suripto, M.Eng. sebagai Dosen Pembimbing I yang dengan sabar membimbing, membagi ilmunya dan mengarahkan penulis selama melaksanakan penelitian Tugas Akhir hingga dapat menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini. 6. Bapak Rahmat Adiprasetya Al Hasibi, S.T., M.Eng. sebagai Dosen Pembimbing II yang dengan sabar membimbing, membagi ilmunya dan mengarahkan penulis selama melaksanakan penelitian Tugas Akhir hingga dapat menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini. 7. Bapak Karisma Trinanda Putra, S.T. M.T. sebagai penguji pada saat pendadaran. viii

9 8. Segenap Dosen pengajar di jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiya Yogyakarta, terimkasih atas segala bantuan yang selama ini telah diberikan. 9. Staf Tata Usaha Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Yogyakarta. 10. Staf Laboratorium Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Yogyakarta. 11. Teman teman mahasiswa teknik elektro 2012 A dan B 12. Teman teman seperjuangan Dhanies, Dani, Deny, Redi, Bram, Irul, Irwan, Rudi, Gandhi, Jery kalian luar biasa kawan. semoga suatu hari nanti kita bisa berkumpul lagi. 13. Sahabat saya Eko Bagus Sholihin S.ip, Ikhsanul Irawan S.p, Yandi, Zuni dari dulu kini dan nanti, terimakasih kawan atas saran dan motivasinya. 14. Pacar saya Elvi Triani yang selalu mendukung saya dan memberi semangat dalam kebaikan saya untuk segera menyelesaikan tugas akhir ini. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna, hal ini mengingat kemampuan dan pengalaman dalam penyusunan skripsi ini yang sangat terbatas. Akhir kata semoga skripsi ini dapat bermanfaat dan memberi tambahan ilmu bagi para pembaca. Semoga Allah SWT meridhoi kita semua, aamiin. Wassalammu alaikum Wr. Wb. Yogyakarta, 30 Desember 2016 Yang menyatakan, Dwi Ariodarma ix

10 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL...i LEMBAR PENGESAHAN...ii HALAMAN PERNYATAAN...iii LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI...iv MOTTO...v INTISARI...vi LEMBAR PERSEMBAHAN...vii KATA PENGANTAR...viii DAFTAR ISI...x DAFTAR TABEL...xiii DAFTAR GAMBAR...xiv BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Batasan Masalah Manfaat Penelitian Metode Penelitian Sistematika Penulisan...6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI Tinjauan Pustaka...8

11 2.2 Landasan Teori Hybrid Power Sistem Sel Surya Keutungan dan Kelebihan Sel Surya Jenis Sel Surya Karakteristik Sel Surya Parameter Sel Surya Sistem Penyimpanan Energi Inverter Energi Angin Jenis-jenis Angin Syarat Kecepatan Angin Pembangkit Listrik Tenaga Angin Turbin Angin (Wind Turbine) Komponen Utama Wind Turbine HOMER...30 BAB III METODOLOGI PENELITIAN Alat Penelitian Bahan Penelitian Tempat dan Waktu Penelitian Langkah Penelitian...34 BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN Potensi Energi Angin dan Energi Matahari...39

12 4.1.1 Objek Penelitian Profil Beban Potensi Energi Angin Potensi Energi Matahari Perancangan Sistem Pembangkit Listrik Desain Sistem Wind Turbine Desain Sistem PV Desain Converter Desain Baterai Konfigurasi dan Analisis Optimasi Pembangkit Listrik Hasil Perancangan dan Konfigurasi Homer Analisa Konfigurasi Sistem Optimal Hasil Pembangkit Sistem Optimal Analisi Biaya Sistem Pembangkit Biaya Tiap Komponen Biaya Berdasarkan Type...71 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran...73 DAFTAR PUSTAKA...74 LAMPIRAN...76

13 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Tingkatan kecepatan angin 10 meter di atas permukaan tanah Tabel 4.1 Konsumsi listrik rata-rata harian sampel pada 1 rumah Tabel 4.2 Konsumsi listrik rata-rata pada 42 rumah Tabel 4.3 Kecepatan angin rata-rata perbulan ditahun Tabel 4.4 Radiasi matahari perbulan di pulau Ketapang Tabel 4.5 spesifikasi turbin angin HY-1000 (1KW) Tabel 4.6 Spesifikasi PV Suniva OPT Tabel 4.7 Spesifikasi inverter LPT Tabel 4.8 Spesifikasi Batteray Surette Rolls S6CS25P Tabel 4.9 Hasil konfigurasi system optimal Homer (Wind Turbin) Tabel 4.10 Hasil konfigurasi system optimal Homer Tabel 4.10 Kurva daya Wind Turbin dan kecepatan angin tahun

14 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Hubungan Sel Surya, Panel Surya Gambar 2.2 Susunan pembuatan panel surya, dari sel surya, modul dan panel. 11 Gambar 2.3 Sel dan Modul fotofoltaik (PV) Jenis Monokristal Gambar 2.4 Sel dan Modul Sel Surya Jenis Polikristal Gambar 2.5 Modul Fotovoltaik Jenis Amorfous Gambar 2.6 Kurva arus dan tegangan Gambar 2.7 Grafik Arus Terhadap Temperatur Gambar 2.8 Grafik Arus Terhadap Insolation Gambar 2.9 Skema terjadinya angin Gambar 2.10 Komponen turbin kecil Gambar 2.11 Gaya gaya angin pada sudu Gambar 2.12 Tampilan utama Homer Gambar 2.13 Pemilihan tipe beban dan komponen Gambar 2.14 Proses input data beban Gambar 2.15 Bagian Utama Arsitektur HOMER Gambar 3.1 Letak Dusun Pulau Ketapang Gambar 4.1 Pulau Ketapang Gambar 4.2 Grafik Konsumsi Listrik Rata-rata harian Gambar 4.3 Komponen di homer... 46

15 Gambar 4.4 Kondisi pemodelan Sistem PLTH Gambar 4.5 Perancangan beban primer di homer Gambar 4.6 Profil beban listrik bulanan dalam satu tahun Gambar 4.7 Perancangan wind turbin pada homer Gambar 4.8 Wind Turbin HY Gambar 4.9 perancangan PV pada homer Gambar 4.10 inverter LPT Gambar 4.11 Perancangan konverter pada homer Gambar 4.12 baterai surette rolls S6CS25P Gambar 4.13 Perancangan baterai pada homer Gambar 4.14 Konfigurasi Optimasi Sistem Pembangkit Gambar 4.15 Hasil Perancangan konfigurasi Homer Energy Gambar 4.16 Hasil kalkulasi konfigurasi Homer Energi Gambar 4.17 Produksi Wind Turbin HY Gambar 4.18 Produksi listrik pada masing-masing pembangkit Gambar 4.19 Daya dan Produksi Listrik Gambar 4.20 Grafik produksi PV dan konsumsi listrik Gambar 4.21 Grafik input battery dan output inverter Gambar 4.22 Grafik kekurangan energi listrik Gambar 4.23 Grafik produksi listrik dengan kondisi (charge) battery Gambar 4.24 biaya tiap komponen Gambar 4.25 Biaya keseluruhan komponen selama 25 tahun... 70