ANALISIS PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA HYBRID KINCIR ANGIN DAN SEL SURYA UNTUK KEBUTUHAN LISTRIK MASYARAKAT PANTAI BARU, BANTUL D.I.

Transkripsi

1 ANALISIS PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA HYBRID KINCIR ANGIN DAN SEL SURYA UNTUK KEBUTUHAN LISTRIK MASYARAKAT PANTAI BARU, BANTUL D.I. YOGYAKARTA TUGAS AKHIR Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Derajat Strata-1 Pada Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta Disusun Oleh: BONANG TIRTO MURARTO NIM PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA YOGYAKARTA 2017 i

2 HALAMAN PENGESAHAN TUGAS AKHIR ANALISIS PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA HYBRID KINCIR ANGIN DAN SEL SURYA UNTUK KEBUTUHAN LISTRIK MASYARAKAT PANTAI BARU, BANTUL D.I. YOGYAKARTA Disusun oleh: BONANG TIRTO MURARTO NIM Telah Dipertahankan Di Depan Tim Penguji Pada Tanggal: 8 Agustus 2017 Susunan Tim Penguji Dosen Pembimbing 1 Dosen Pembimbing 2 Dr. Ramadhoni Syahputra, S.T.,M.T. Anna Nur Nazilah C, S.T.,M.Eng. NIK NIK Penguji Rama Okta Wiyagi, S.T., M.Eng NIK Tugas Akhir ini Telah Dinyatakan sah sebagai salah satu Persyaratan untuk memperoleh gelar sarjana teknik Yogyakarta, Mengesahkan Ketua Program Studi Teknik Elektro Ir. Agus Jamal, M.Eng. NIK ii

3 HALAMAN PERNYATAAN Yang bertanda tangan di bawah ini: Nama : Bonang Tirto Murarto NIM : Jurusan : Teknik Elektro, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta Menyatakan dengan sesungguhnya semua yang ditulis dalam naskah Tugas Akhir (Skripsi) ini merupakan hasil karya tulis saya sendiri, kecuali dasar teori yang saya cuplik dari buku dan referensi lain yang tercantum pada daftar pustaka sebagai referensi saya dalam melengkapi karya tulis ini. Apabila dikemudian hari pernyataan ini tidak benar, maka saya siap menerima sanksi dari Universitas Muhammadiyah Yogyakartas sesuai dengan peraturan yang berlaku. Yogyakarta, 17 Agustus 2017 Yang Menyatakan Bonang Tirto Murarto iii

4 LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR ANALISIS PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA HYBRID KINCIR ANGIN DAN SEL SURYA UNTUK KEBUTUHAN LISTRIK MASYARAKAT PANTAI BARU, BANTUL D.I. YOGYAKARTA Disusun Oleh: BONANG TIRTO MURARTO NIM Telah diperiksa dan disetujui: Dosen Pembimbing 1 Dosen Pembimbing 2 Dr. Ramadhoni Syahputra, S.T.,M.T. Anna Nur Nazilah C, S.T.,M.Eng. NIK NIK iv

5 MOTTO Berangkatlah dengan penuh keyakinan Berjalan dengan penuh keikhlasan Istiqomah dalam menghadapi cobaan Jadilah seperti karang dilautan yang kuat dihantam ombak Dan Kerjakanlah hal yang bermanfaat untuk diri sendiri dan orang lain, Karena hidup hanyalah sekali. Ingat hanya pada Allah apapun dan Dimanapun kita berada kepada Dia-lah tempat meminta dan memohon. NEVER GIVE UP AND ALWAYS THE SPIRIT!!! Sesuatu akan menjadi kebanggaan, Jika sesuatu itu dikerjakan Dan bukan hanya untuk dipikirkan Sebuah cita-cita akan menjadi kesuksesan, Jika kita awali dengan bekerja untuk mencapainya Bukan hanya menjadi impian semata. Skripsi ini kupersembahkan kepada kedua orang tua Ibu dan Ayah saya, Kepada kakak saya, keluarga besar saya dan orang yang saya sayangi, Dan juga untuk teman-teman saya. v

6 HALAMAN PERSEMBAHAN Karya kecil yang sangat sederhana ini penulis persembahkan kepada Bapak dan Ibuku tercinta yang selalu ada di hatiku dan selalu menyemangatiku, Kakakku yang selalu memberikan pertolongan di saat aku membutuhkan dan selalu memberikan semangat dalam penulisan karya tulis ini, Untuk pasangan hidup saya nantinya beserta keluarga yang selalu memberi motivasi dan semangat juga doa, Teman-teman komplek yang selalu ada dan menghibur ketika beban pikiran terlalu banyak dan juga telah memberi motivasi dan saran yang begitu berarti, Sahabat-sahabatku di kampus UMY, Almamaterku : Kampus Universitas Muhammadiyah Yogyakarta vi

7 INTISARI Pembangkit Listrik Tenaga Hybrid (PLTH) merupakan suatu pembangkit energi litrik yang menggunakan sumber energi dari panas matahari dengan sell surya (Photovoltaic) dan energi dari bayu atau angin (Wind Turbines Menipisnya bahan bakar fosil adalah salah satu kendala yang buruk pada saat ini, dikarenakan bahan bakar fosil tidak dapat diperbaharui dalam jangka waktu yang singkat. Untuk memenuhi kebutuhan energi yang terus-menerus meningkat diperlukan adanya penggunaan pembangkit energi alternatif yang dapat difungsikan untuk membantu dan memenuhi kebutuhan konsumen listrik. Dari hasil analisis dan pengolahan data menggunakan software homer dengan kondisi Off-Grid yang dilakukan di PLTH (Pembangkit Listrik Tenaga Hybrid) dikawasan wisata Pantai Baru, maka dapat disimpulkan bahwa pada PLTH bagian Grup Barat dapat menghasilkan energi listrik yang bersumber dari photovoltaic (pv) dan wind turbines sebesar kwh/tahun dengan kelebihan energi listrik sebesar kwh/tahun 53,3 % dan bagian Grup Timur dapat menghasilkan energi listrik yang bersumber dari photovoltaic (pv) dan wind turbines sebesar kwh/tahun dengan kelebihan energi listrik sebesar kwh/tahun 20,4 %. Dan untuk konsumsi/penggunaan energi listrik bagian Grup Barat sebesar kwh/tahun, dan konsumsi/penggunaan energi listrik bagian Grup Timur sebesar kwh/tahun. vii

8 KATA PENGANTAR Puji syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayahnya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini dengan judul Analisis Pembangkit Listrik Tenaga Hybrid Kincir Angin Dan Sel Surya Untuk Kebutuhan Listrik Masyarakat Pantai Baru, Bantul D.I. Yogyakarta. Terima Kasih kepada orang-orang terdekat selama proses penulisan ini berlangsung yang telah memberikan masukan-masukan, nasehat-nasehat, pendapat bahkan kritikan bagi penulis supaya lebih baik lagi. Banyak hal yang ingin penulis ucapkan terima kasih yang mendalam kepada semua yang berperan dari awal perkuliahan sampai akhirnya di tahap ini. Ketika sebuah proses itu dikenangkan terasa banyak sekali masa-masa dimana pengalaman baik suka maupun duka telah dilalui. Untuk itu penulis mempersembahkan laporan tugas akhir ini kepada merekan yang mendampingi sebagaimana bentuk penghormatan dan rasa terima kasih yang tulus. Karya sederhana ini saya persembahkan untuk : 1. Keluargaku tercinta, untuk Ibu dan Ayah saya yang selalu menyanyangi keluarganya. Terimakasih telah membimbing, memberi nasehat, motivasi, semangat, serta do a kalian selama ini yang mengiringi setiap langkah dalam hidupku. 2. Mbak Norma Lestari yang sangat saya sayangi, yang juga selalu memberi nasehat dan semangat untuk saya dari saya kecil hingga sampai saat ini. 3. Terimakasih untuk pasangan hidup saya nantinya Tyas Maharani dan sekeluarga yang juga selalu memberi nasehat, semangat berserta motivasi dan doa kalian. 4. Dosen Pembimbing 1 Bapak Dr. Ramadhoni Syahputra, S.T., M.T. dan dosen pembimbing 2 Ibu Anna Nur Nazilah C, S.T., M.Eng.. Terima viii

9 kasih karena sudah membimbing saya dengan sabar dan mempermudah jalan saya agar bisa menyelesaikan tugas akhir ini. Semoga Allah membalas kebaikan beliau berdua. 5. Terima kasih untuk Dosen Penguji Bapak Rama Okta Wiyagi yang telah menguji saya dengan baik pada saat sidang pendadaran. 6. Terima kasih untuk seluruh teman-teman Elektro kelas A yang selalu memberi masukan dan saling memberi semangat untuk menyelesaikan laporan tugas akhir. 7. Untuk Bapak Kris selaku pempimpin PLTH Pandansimo yang selalu membantu saya dalam mencari data, mengajari ilmu yang baru, dan karyawan-karyawan yang disana yang tidak bisa di sebutkan disini. 8. Terimakasih kepada teman-teman komplek perumahan saya selalu memberi masukan, bantuan dan support juga doa. 9. Kepada teman-teman Angkringan Mak Nyak Suge yang selalu memberi semangat dan selalu menghibur dalam bermain, dalam mengobrol pada saat beban pikiran terlalu banyak. 10. Dan semua pihak yang tak mungkin disebutkan satu per satu, yang telah memberikan bantuan dan dukungan. Akhir kata, penulis berharap karya ini dapat memberikan manfaat terutama bagi penulis dan pembacanya. Yogyakarta, 17 Agustus 2017 Bonang Tirto Murarto ix

10 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... LEMBAR PENGESAHAN... HALAMAN PERNYATAAN... LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR... MOTTO... PERSEMBAHAN... INTISARI... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... i ii iii iv v vi vii viii x xiii xv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Batasan Masalah Manfaat Penelitian Sistematika Penulisan... 6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka Landasan Teori Hybrid Power Sistem Prinsip Kerja PLTH Profil PLTH Pantai Baru Sistem Pembangkit Energi Listrik di Pantai Baru Penyimpanan Energi PLTH Pantai Baru x

11 Penggunaan Energi PLTH Pantai Baru Komponen Pembangkit PLTH Gambaran Umum Lokasi Penelitian Tenaga Angin (Kincir Angin) Potensi Angin di Pantai Baru Prinsip Kerja Tenaga Angin Komponen Sistem Tenaga Angin Komponen Turbin Angin Jenis-Jenis Turbin Angin Tenaga Surya (Panel Surya) Proses Konversi Sel Surya Prinsip Kerja Tenaga Matahari Potensi Radiasi Matahari Jenis-Jenis Sel Surya Komponen Tenaga Matahari (Solar Cell) Penyimpanan Energi Pengertian Aki Program Homer BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Studi Pendahuluan Alat Bahan Jalannya Penelitian Pengoalahan Data Analisis dan Perhitungan BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Analisis Data Komponen Sistem PLTH Pantai Baru Data Matahari xi

12 4.4 Data Angin Data Beban Wirausaha Data Beban Warung Data Beban Kantor dan Lain-Lain Data Keseluruhan Penggunaan Beban Setiap Jam Analisis Penggunaan Beban Listrik Dengan HOMER Model Simulasi Homer Off-Grid Model Simulasi HOMER Off-Grid Grup Barat Model Simulasi HOMER Off-Grid Grup Timur Hasil dan Pembahasan Hasil Kinerja Sistem Grup Barat Off-Grid Hasil Kinerja Sistem Grup Timur Off-Grid Kesimpulan Hasil Simulasi HOMER Grup Barat dan Grup Timur dan Konsumsi Energi Listrik BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran Daftar Pustaka Lampiran xii

13 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Denah Lokasi PLTH Pantai Baru Gambar 2.2 Potensi Angin di Pantai Baru Gambar 2.3 Gaya-gaya angin pada sudu Gambar 2.4 Komponen utama turbin angin sumbu horizontal Gambar 2.5 Jenis turbin angin berdasarkan jumlah sudu Gambar 2.6 Sel surya yang dirangkai seri Gambar 2.7 Junction antara semikonduktor tipe-p dan tipe-n Gambar 2.5 Proses konversi Gambar 2.9 Terlepasnya elektron meninggalkan hole Gambar 2.10 Pergerakan hole mengakibatkan arus listrik Gambar 2.11 Proses kerja tenaga matahari Gambar 2.12 Sel dan modul fotofoltaik jenis monokristal Gambar 2.13 Sel dan modul sel surya jenis polikristal Gambar 2.14 Modul fotofoltaik jenis amorfous Gambar 2.15 Aki basah konvensional Gambar 2.16 Aki hybrid Gambar 2.17 Aki kalsium Gambar 2.18 Aki MF (Maentance free) Gambar 2.19 Aki sealed (SLA) Gambar 2.20 Arsitektur simulasi dan optimasi Homer Gambar 3.1 Denah Lokasi PLTH Pantai Baru Gambar 3.2 Flowchart langkah-langkah penlitian Gambar 3.3 Langkah-langkah pengolahan data Gambar 4.1 Data kecerahan dan radiasi matahari Pantai Baru (HOMER) xiii

14 Gambar 4.2 Data potensi dan kecepatan angin Pantai Baru (HOMER) Gambar 4.3 Penggunaan daya listrik perjam di Pantai Baru (HOMER) Gambar 4.4 Penggunaan beban listrik perjam di Pantai Baru (HOMER) Gambar 4.5 Penggunaan beban listrik perbulan dalam setahun di Pantai Baru (HOMER) Gambar 4.6 Model simulasi dengan homer grup barat PLTH Pantai Baru Gambar 4.7 Model simulasi dengan homer grup timur PLTH Pantai Baru Gambar 4.8 Hasil produksi pembangkit PLTH simulasi HOMER grup barat Gambar 4.9 Data radiasi matahari perbulan dan per tahun grup barat Gambar 4.10 Data kecepatan rata-rata angin perbulan dan per tahun grup barat Gambar 4.11 Hasil produksi pembangkit PLTH simulasi HOMER grup timur Gambar 4.12 Data radiasi matahari perbulan dan per tahun grup timur Gambar 4.13 Data kecepatan rata-rata angin perbulan dan per tahun grup timur xiv

15 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Jenis pembangkit dan jumlah daya yang dihasilkan Tabel 2.2 Penyimpanan energi Tabel 2.3 Penggunaan energi Tabel 2.4 Luas presentase peruntukan lahan di Desa Poncosari Tabel 4.1 Komponen Sistem PLTH Pantai Baru Tabel 4.2 Data Beban Warung Tabel 4.3 Data Beban Kantor PLTH Pantai Baru Tabel 4.4 Penggunaan Beban Setiap Jam Tabel 4.5 Penggunaan Beban Dari Jam Tabel 4.6 Penggunaan Beban Listrik Tabel 4.7 Keluaran sistem Photovoltaik (PV) grup barat Tabel 4.8 Keluaran sistem Wind Turbines grup barat Tabel 4.9 Parameter keluaran Photovoltaik (PV) & Wind Turbines Tabel 4.10 Keluaran sistem Photovoltaik (PV) grup timur Tabel 4.11 Keluaran sistem Wind Turbines grup timur Tabel 4.12 Parameter keluaran Photovoltaik (PV) & Wind Turbines Tabel 4.13 Perbandingan antara total energi dari pembangkit dan total konsumsi xv