DAFTAR ISI SAMPUL DALAM... i PRASYARAT GELAR... ii LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS... iii LEMBAR PENGESAHAN... iv UCAPAN TERIMAKASIH... v ABSTRAK... vii ABSTRACT... viii DAFTAR ISI... ix DAFTAR TABEL... xii DAFTAR GAMBAR... xiii DAFTAR SINGKATAN... xv DAFTAR LAMPIRAN... xvi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 4 1.3 Tujuan Penelitian... 4 1.4 Manfaat Penelitian... 4 1.5 Batasan Masalah... 5 BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Mutakhir... 6 2.2 Pembangkit Listrik Tenaga Surya... 12 2.2.1 Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya... 13 2.2.1.1 PLTS Grid-connected... 13 2.2.1.2 PLTS Stand-alone... 14 2.2.1.3 PLTS Hybrid... 14 2.2.2 Komponen PLTS... 15 2.2.2.1 Generator Sel Surya... 15 ix
2.2.2.2 Modul Surya... 21 2.2.2.3 Charge Controller... 22 2.2.2.4 Baterai... 22 2.2.2.5 Inverter... 24 2.2.2.6 Kabel... 24 2.3 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Produksi Energi Modul Surya... 25 2.3.1 Iradiasi... 25 2.3.2 Suhu Modul... 26 2.3.3 Bayangan... 26 2.3.4 Iklinasi dan Orientasi Panel Surya... 27 2.4 Software untuk Mengetahui Besar Daya yang Diproduksi... 39 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian... 30 3.2 Data Penelitian... 30 3.2.1 Sumber Data... 30 3.2.2 Jenis Data... 30 3.3 Tahapan Penelitian... 30 3.4 Alur Penelitian... 32 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Desain Sistem PLTS 24 kw Indoensia Power (IP) Pesanggaran... 34 4.2 Analisa Konfigurasi Sistem PLTS 24 kw IP... 36 4.2.1 Modul Surya... 36 4.2.2 Inverter... 37 4.2.3 Orientasi dan Inklinasi PLTS 24 kw IP... 39 4.3 Unjuk Kerja PLTS 24 kw IP... 40 4.3.1 Simulasi PVSyst PLTS 24 kw IP... 40 4.3.2 Produksi Riil Energi Listrik PLTS 24 kw IP... 47 4.3.3 Perbandingan Hasil Simulasi dengan Produksi Riil Energi PLTS 24 kw IP... 48 4.3.4 Analisa Faktor yang Mempengaruhi Hasil Produksi Energi PLTS 242 kw IP... 49 x
BAB V SIMPULAN DAN SARAN 5.1 Simpulan... 54 5.2 Saran... 55 DAFTAR PUSTAKA... 56 LAMPIRAN xi
ABSTRAK PT. Indonesia Power unit Pesanggaran merupakan salah satu perusahaan pembangkit listrik yang ada di Bali, yang juga telah ikut dalam pengembangan energi baru terbarukan dengan membangun PLTS berkapasitas 24 KW di atap Gedung A Pembangkit PLTDG Pesanggaran dengan kapasitas 24 KW. PLTS ini perlu dianalisa agar potensi produksi energi, unjuk kerja maupun faktor-faktor yang mempengaruhi produksi energi dapat diketahui, yang berguna untuk pengembangan atau pengelolaan tentang PLTS. Potensi produksi energi dan unjuk kerja dari PLTS 24 KW IP ini didapat dengan simulasi PVSyst. Hasil simulasi produksi energi dari PTLS dibandingkan dengan produksi energi riil, sehingga kita mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi produksi riil dari PLTS 24 kw IP. Untuk mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi dilihat dari data Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika. Selanjutnya menganalisis data cuaca terhadap hasil produksi energi PLTS. Produksi energi listrik tahunan dari simulasi PVSyst adalah 39.255 kwh, dengan rasio performa (PR) sebesar 85,7% dan hasil simulasi 6 bulan (Januari Juni) adalah 19.593 kwh. Produksi energi riil PLTS 24 KW IP selama 6 bulan adalah 16.647 kwh. Produksi energi riil lebih kecil dibandingkan dengan simulasi dengan selisih 15,03% atau 2.946 kwh. Faktor-faktor yang mempengaruhi produksi riil energi yang dihasilkan oleh PLTS 24 kw IP adalah faktor cuaca yang berubah. Faktor lain yang juga mempengaruhi adalah kebersihan modul, dikarenakan modul yang tidak pernah dibersihkan dari awal dibangun. Kata Kunci: Energi Baru Terbarukan, PLTS, Produksi Energi vii
ABSTRACT PT. Indonesia Power unit Pesanggaran is one of the power generation companies in Bali, which has also participated in the development of new renewable energy by building PLTS with a capacity of 24 KW on the roof of Building A Gas Diesel Power Plant Pesanggaran with a capacity of 24 KW. This PLTS needs to be analyzed so that the potential of energy production, performance and factors affecting energy production can be known, which is useful for the development or management of Solar Power Plant. The potential of energy production and performance of Solar Power Plant 24 KW IP is obtained by PVSyst simulation. The simulation results of energy production from Solar Power Plant compared with real energy production, so we know the factors that affect the real production of PLTS 24 kw IP. To know the influencing factors seen from the data of Meteorology Climatology and Geophysics Agency. Furthermore, analyzing the weather data on the result of PLTS energy production. Annual electricity production from PVSyst simulation is 39.255 kwh, with a performance ratio (PR) of 85.7% and a 6 month (January - June) simulation result is 19,593 kwh. Real energy production Solar Power Plant 24 KW IP for 6 months is 16,647 kwh. Real energy production is smaller than the simulation by a difference of 15.03% or 2,946 kwh. Factors affecting the real production of energy generated of Solar Power Plant 24 kw IP are changing weather factors. Another factor that also affects the cleanliness of the module, because the module is never cleaned from scratch built. Key Words: Renewable Energy, Solar Power Plant, Energy Production viii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kondisi kelistrikan nasional hingga akhir 2014 berdasarkan yang ada di Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral hingga akhir 2014 menunjukan total kapasitas terpasang pembangkit 53,585 MW. 70% atau 37,280 MW disumbangkan oleh PLN, Independent Power Producer (IPP) sebesar 10.995 MW (20%), Public Private Utility (PPU) sebesar 2.634 (5%), dan Izin Operasi Non BBM (IO) sebesar 2.677 MW (5%). Konsumsi energi rata-rata 199 TWh sedangkan produksi listriknya 228 TWh (hanya PLN dan IPP). Rasio elektrifikasi nasional tercatat sebesar 84,35%. Pemakaian listrik pergolongan terbesar untuk golongan rumah tangga yaitu sebesar 43% disusul kemudian dengan industri sebesar 33%, bisnis 18%, dan terakhir 6% publik (Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral, 2015). Di Bali pada tahun 2016, diperkirakan beban puncak sistem kelistrikan Bali mencapai 822 megawatt (PT. PLN APD Bali, 2016). Dengan kondisi sekarang Bali memang sudah aman dengan daya sisa kelistrikan lebih dari 30 % daya yang ada. Akan tetapi semua pembangkit yang ada di Bali masih konvensional yang bisa habis beberapa tahun lagi. Salah satu solusi pemerintah menggulangi hal ini dengan membangun PLTS di berbagai daerah. Kebijakan Energi Nasional Indonesia menyatakan bahwa pembangkit listrik terbarukan akan berkontribusi sekitar 10% dari grid nasional pada tahun 2025. Saat ini, kapasitas listrik Indonesia hanya lebih dari 43 GW dan diperkirakan mencapai lebih dari 65 GW pada tahun 2025, dengan sasaran energi terbarukan adalah sekitar 6,5 GW. Indonesia merupakan negara kepulauan dengan lebih dari 13.700 pulau membentang dari timur ke barat dan dibagi tiga zona waktu. Energi terbarukan harus dikembangkan lebih dari 34 daerah provinsi dengan memanfaatkan sumber daya lokal. Bali adalah pulau kecil dan salah satu provinsi yg ada di Indonesia dengan hampir empat juta penduduk dan luas tanah 5.600 kilometer persegi. Bali tidak memiliki sumber daya konvensional maka semua bahan bakar berbasis fosil semua datang dari luar Bali. Untungnya, Bali memiliki berbagai sumber daya 1
2 terbarukan yang dapat dimanfaatkan untuk pembangkit listrik. Sumber daya terbarukan yang tersedia di Bali yaitu mikro hidro, angin, fotovoltaik, biomassa, dan juga panas bumi. Pada 2014, jumlah pembangkit terbarukan telah mencapai 7 MW, yang terdiri dari 2,1 MW fotovoltaik, 736 kw tenaga angin, 45 kw mikro hidro, dan 4,174 MW biomassa. Energi terbarukan menyumbang sekitar 1% dari total kapasitas listrik di Bali (Kumara, et al., 2014). Pada bulan Februari 2013, dua PLTS skala besar masing-masing berkapasitas 1 MW dipasang di desa Kubu Kabupaten Karangasem dan desa Kayubihi Kabupaten Bangli (Setiawan, et al., 2014). Pada periode yang sama, enam PLTS stand alone yang masing-masing berkapasitas 15 kw juga di pasang (Putra, et al., 2015). Indonesia terletak di daerah katulistiwa sehingga memiliki intensitas penyinaran matahari yang baik sepanjang tahun. Kondisi penyinaran ini potensial untuk digunakan dalam pembangkitan listrik tenaga surya (PLTS). Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) di Indonesia paling populer digunakan untuk listrik pedesaan, sistem seperti ini populer dengan sebutan SHS (Solar Home System). SHS umumnya berupa sistem berskala kecil, dengan menggunakan modul surya 50-100 Wp dan menghasilkan listrik harian sebesar 150-300 Wh. Karena skalanya yang kecil, sistem DC (direct current) lebih disukai, untuk menghindari losses dan self consumption akibat digunakannya inverter. SHS ini biasanya merupakan bantuan pemerintah yang diberikan secara subsidi dan masyarakat pedesaan menggunakannya sebagai sarana penerangan di malam hari untuk mengganti lampu minyak tanah. Dalam konteks ini terlihat bahwa pendekatan yang digunakan bersifat top-down sehingga selama ini perkembangan SHS sangat tergantung pada program pemerintah dan sejauh ini kontribusi energi listrik surya nasional masih sangat kecil (Kumara, 2012). Tetapi akhir-akhir ini di Indonesia mulai menggunakan sistem grid interractive. Grid interractive pada dasarnya adalah menggabungkan PLTS dengan jaringan distribusi listrik (PLN). Sebagian orang menyebutnya dengan istilah Hybrid PLTS-PLN. Grid interractive umumnya digunakan pada jaringan interkoneksi. Kebanyakan penggunaan PLTS grid interractive dimotivasi oleh keinginan untuk menggunakan energi yang ramah lingkungan, dan untuk mengatasi ketidakstabilan pada tegangan (voltage sags,
3 swells, spikes, dan noise), serta mengurangi penggunaan BBM pada sistem interkoneksi genset di wilayah pedesaan. PT. Indonesia Power unit Pesanggaran merupakan salah satu perusahaan pembangkit listrik yang ada di Bali. PT. Indonesia Power unit Pesanggaran memiliki visi untuk menjadi perusahaan yang ramah lingkungan, maka perlu menerapkan penggunaan energi listrik yang ramah lingkungan. Menipisnya cadangan sumber daya fosil, khususnya minyak bumi dewasa ini membuat manusia harus berfikir untuk menggunakan energi alternatif yang terbarukan, seperti tenaga surya, angin, bio-massa, panas bumi, dan sebagainya. Salah satu yang kini banyak jadi pilihan adalah tenaga surya. Peran Indonesia Power Pesanggaran dalam pengembangan energi baru terbarukan adalah dengan membangun PLTS yang dibangun di atap gedung administrasi pembangkit PLTDG Pesanggaran dengan kapasitas 24 KW. PLTS yang berada di PT Indonesia Power Pesanggaran terdiri dari 96 buah modul surya, yang dibagi menjadi 4 array, yang masing-masing terangkai dari 24 buah modul. Untuk merubah tegangan listrik searah menjadi tegangan bolak balik dipergunakan string inverter sistem 3 phase berkapasistas 8 KW sebanyak 3 unit. Tujuan dari Indonesia Power unit Pesanggaran membangun PLTS di atap gedung administrasi pembangkit PLTDG Pesanggaran adalah menciptakan program pengelolaan energi dan emisi yang berkelanjutan, meningkatkan pemanfaatan energi terbarukan yang ramah lingkungan, mengurangi pencemaran udara dengan sumber energi yang ramah lingkungan yaitu sinar matahari, dan mencapai visi perusahaan yang bersahabat dengan lingkungan. Berdasarkan latar belakang di atas dalam skripsi ini akan dilakukan studi terhadap unjuk kerja dari PLTS di PT. Indonesia Power unit Pesanggaran untuk mengetahui produksi energi PLTS dan faktor-faktor yang mempengaruhi produksi energinya. Juga akan dilakukan simulasi dengan software PVSyst 6.61 untuk memprediksi produksi energi yang ideal dari PLTS dan membandingkannya dengan produksi riil PLTS tersebut.
4 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang diatas, maka rumusan masalah yang diangkat adalah. 1. Bagaimana desain sistem PLTS yang berada di atap gedung administrasi pembangkit PLTDG Pesanggaran? 2. Bagaimana unjuk kerja PLTS di atap gedung administrasi pembangkit PLTDG Pesanggaran? 3. Faktor-faktor apa yang mempengaruhi unjuk kerja PLTS di atap gedung administrasi pembangkit PLTDG Pesanggaran? 1.3 Tujuan Penelitian Dari rumusan masalah yang tertera diatas, maka tujuan dari penelitian ini adalah. 1. Untuk mengetahui desain sistem PLTS yang berada di atap gedung administrasi pembangkit PLTDG Pesanggaran. 2. Untuk mengetahui produksi energi PLTS yang berada di atap gedung administrasi pembangkit PLTDG Pesanggaran. 3. Untuk mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi produksi energi PLTS di atap gedung administrasi pembangkit PLTDG Pesanggaran. 1.4 Manfaat Penelitian Manfaat yang diperoleh setelah dilakukannya penelitian ini adalah: 1. Mengetahui berapa besar unjuk kerja PLTS yang berada di atap gedung administrasi pembangkit PLTDG Pesanggaran. 2. Mengetahui penyebab yang mempengaruhi unjuk kerja PLTS yang berada di atap gedung administrasi pembangkit PLTDG Pesanggaran. 3. Memberikan informasi tentang pentingnya perawatan, pengetahuan dan pemahaman teknis bagian-bagian PLTS. 4. Memaksimalkan potensi energi dari sinar matahari untuk digunakan sebagai sumber energi listrik yang terbarukan.
5 1.5 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah Ruang lingkup dan batasan yang dipergunakan untuk penyelesaian masalah dalam skripsi ini, antara lain: 1. Pembahasan pengaruh unjuk kerja PLTS berdasarkan data hasil monitoring dari data yang berada di Inverter PLTS di Indonesia Power Pesanggaran. 2. Menganalisis penyebab yang mempengaruhi unjuk kerja PLTS dengan mempertimbangkan kondisi lingkungan sekitar PLTS terpasang.