KAJIAN EKONOMIS ENERGI LISTRIK TENAGA SURYA DESA TERTINGGAL TERPENCIL Oleh Aditya Dewantoro P (1) Hendro Priyatman (2) Universitas Muhammadiyah Pontianak Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Mesin Tel/Fax 0561 764571; kode pos 78124; email: adityadewantoro@gmail.com Jalan Jend. Ahmad Yani No. 111, Pontianak, Kalimantan Barat Universitas Tanjungpura Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Elektro Tel. 0561 740186; Fax. 0561 740186 ;kode pos 78124; email: priyatmanhendro@rocketmail.com Pontianak, Kalimantan Barat. ABSTRAK Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) skala kecil sumber dayanya mudah diperoleh karena potensi intensitas radiasi matahari di wilayah khatulistiwa cukup tinggi dan merata yaitu 4,5kWh/m 2. Data yang didapat memperlihatkan jumlah kebutuhan rata-rata daya untuk beban penerangan dan elektronika sebesar 310watt dengan perincian daya penerangan 200watt yang digunakan rata-rata selama 8 jam dan elektronika 110watt selama 7 jam rata-rata setiap hari di lokasi desa terpencil. Dengan PLTS skala kecil yang dirancang, beban penerangan dan elektronika dapat digunakan secara bersamaan atau bergantian siang dan malam sesuai dengan pola pemakaian. Dengan PLTS skala kecil yang dirancang ini kebutuhan energi listrik terutama untuk penerangan sudah terpenuhi, untuk beban elektronika seperti pengeras suara, televisi, radio panggil, cas hp, kipas angin sudah dapat dipenuhi dengan mengatur lamanya waktu beban saat beroperasi. PLTS skala kecil dapat menghemat biaya operasional dibandingkan dengan generator set (genset). Biaya per tahun untuk PLTS skala kecil Rp. 3.184.250 tanpa mengalami gangguan dalam melayani beban serta dapat digunakan setiap saat. Pada saat pagi hingga sore hari PLTS skala kecil digunakan tanpa batas waktu, sedangkan generator set dengan daya yang sama memerlukan biaya Rp. 9.350.000 dengan banyak gangguan teknis sehingga hasilnya tidak sesuai dengan yang diinginkan dengan waktu operasional hanya 5 jam untuk setiap 3 liter bahan bakar. Kata kunci: PLTS skala kecil, daya listrik, desa terpencil. PENDAHULUAN Energi surya merupakan sumber daya alternatif karena energi surya merupakan sumber energi yang dapat diperbarui. Program listrik desa dari pemerintah untuk daerah terpencil dan tertinggal belum semuanya mencapai lokasi sasaran. Umumnya daerah terpencil tersebut terdapat minimal satu sekolah dasar dan pelayanan umum yang berada dilokasi bangunan. Kebutuhan energi listrik sangat penting bagi aktivitas warga desa dalam meningkatkan produktivitas kerja dan pendidikan. Untuk itu perlu diadakan pembangkit energi listrik yang mudah dalam penggunaan dan murah operasional serta perawatannya. Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) skala kecil sumber dayanya murah dan mudah diperoleh karena potensi intensitas radiasi matahari di wilayah khatulistiwa cukup tinggi dan merata yaitu 4,5kWh/m 2. Masyarakat dusun hingga saat ini menggunakan generator set skala kecil untuk memenuhi kebutuhan energi listrik pada rumah tangganya. Sering terjadi kerusakan komponen dan sulitnya mendapatkan bahan bakar membuat keterbatasan aktivitas warga. Pembangkit listrik 1
tenaga surya skala kecil khususnya untuk penerangan merupakan sebuah alternatif yang murah dan hemat untuk digunakan sebagai sumber listrik untuk kebutuhan rumah tangga baik untuk lampu, radio, televisi, kipas angin dan lain-lain yang tidak terjangkau dari sumber energi listrik PT. PLN (Persero) maupun sumber-sumber listrik yang lain. Pembangkit listrik tenaga surya selanjutnya disebut sebagai PLTS itu konsepnya sederhana. yaitu mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik. Cahaya matahari merupakan salah satu bentuk energi dari sumber daya alam. Sumber daya alam matahari ini sudah banyak digunakan untuk memasok daya listrik di satelit komunikasi melalui sel surya. Sel surya ini dapat menghasilkan energi listrik dalam jumlah yang tidak terbatas langsung diambil dari matahari, sehingga sistem sel surya sering dikatakan bersih dan ramah lingkungan. Bandingkan dengan sebuah generator listrik, ada bagian yang berputar dan memerlukan bahan bakar untuk dapat menghasilkan listrik. Menghasilkan polusi udara. Selain itu gas buang yang dihasilkan dapat menimbulkan efek gas rumah kaca (green house gas) yang pengaruhnya dapat merusak ekosistem. Gambar 1. aplikasi PLTS skala kecil. PLTS merupakan pembangkit listrik tenaga surya yang mana energi listrik yang dihasilkan dari modul photovoltaic berupa listrik arus searah (DC) yang dapat langsung digunakan atau disimpan ke dalam baterai untuk dipergunakan pada saat lain ketika diperlukan dalam kondisi tidak ada cahaya matahari (dalam cuaca mendung/malam hari). Unit PLTS di pasang pada setiap rumah (desentralisasi/menyebar) atau (sentralisasi/terpusat) yang sangat memerlukan sumber energi listrik. Dalam perencanaan untuk pembangunannya benar-benar jelas untuk peruntukannya. PLTS dapat digunakan hampir diseluruh sektor kehidupan yang memerlukan energi listrik tanpa terkecuali. Komponen utama PLTS skala kecil terdiri dari: - Sel surya, merupakan bagian utama pembangkit listrik - Aki, terdiri dari aki berfungsi sebagai penyimpan energi listrik. - Pengendali pengisian dan pelepasan listrik, merupakan komponen pengendali. - Beban, seperti lampu, televisi, radio, pengeras suara dan kipas angin. Kebutuhan energi listrik khususnya untuk penerangan yang tidak tersedia menjadi kendala utama bagi warga desa dalam beraktifitas pada malam hari, hal ini karena kondisi penerangan yang terbatas hanya dengan menggunakan lampu petromaks dan generator set dengan daya 200w 300w yang membutuhkan biaya mahal dalam operasionalnya dan terbatasnya komponen jika rusak serta bahan bakar nya susah untuk mendapatkannya di lokasi yang bersangkutan. Kegiatan belajar mengajar juga terbatas hanya pada siang hari. Jika hari mendung atau hujan aktifitas belajar terhenti. 2
METODE Teknik pengumpulan data dilakukan dengan observasi langsung di lapangan dan analisis data dilakukan dengan pengukuran variabel-variabel yang diperlukan kemudian di gunakan teknik perhitungan untuk mendapatkan hasil yang diinginkan Berdasarkan kondisi tersebut di atas peneliti merasa perlu untuk melakukan uji sisi ekonomis suatu pembangkit listrik tenaga surya dengan skala kecil, untuk keperluan penerangan rumah tangga pedesaan tanpa menggunakan bahan bakar dan ketergantungan akan suku cadang seperti yang terjadi pada generator set yang selanjutnya disebut genset. HASIL DAN PEMBAHASAN Untuk menghitung kapasitas PLTS yang dibutuhkan dapat ditentukan sebagai berikut: a. Dalam menghitung berapa daya listrik yang akan diperlukan untuk mengoperasikan peralatan elektronik (Wh), harus diperhatikan kapasitas daya dalam satuan Watt (AC ataupun DC) peralatan dengan lamanya (Jam) peralatan tersebut akan dipakai setiap hari (komulatif); b. Baterry/Aki dengan kapasitas 80Ah dengan tegangan 12Vdc maka daya maksimal yang dihasilkan sebesar 960Wh, jika daya yang dikonsumsi 545W maka lama pemakaian 1,76 jam. c. Modul surya akan menghasilkan listrik sesuai dengan tingkat radiasi matahari yang diterimanya. Tingkat radiasi ini berbeda dari satu tempat ke tempat lainnya. Data berikut merupakan kebutuhan maksimal daya listrik yang digunakan setiap hari di beberapa rumah desa terpencil, Jenis Peralatan Tabel 1. pola pemakaian daya dengan variasi beban dan waktu Watt Jumlah Peralatan Jam Menyala per hari Wh (Watt Jam) 1. Lampu Teras 5 1 9 45 2. Lampu ruang 5 3 5 75 3. Beban elektronik 40 1 4 160 4. Pengeras suara 40 1 4 160 5. Lampu Mimbar 30 1 3 90 6. Lampu teras 5 1 3 15 belakang Jumlah (Wh) 545 Berdasarkan jumlah total daya maksimal yang digunakan, maka akan dibutuhkan modul surya sebanyak 545Wh : 150Wh = 3,6 unit modul surya dengan kapasitas masing-masing modul sebesar 50Wp, sebagai alternatif dapat juga digunakan 2 unit panel 80wp. Berikut ini merupakan data yang akan membandingkan secara ekonomis antara PLTS skala kecil dan Generator set 1,2kVA yang umumnya digunakan warga dusun dan desa, dalam melayani beban yang sama yaitu, 545watt. Lembaran tabel data berikut ini akan diisi sesuai dengan kebutuhan warga yang nantinya digunakan sebagai salah satu indikator untuk mengambil kesimpulan. 3
Tabel 2. Perhitungan biaya penggunaan PLTS skala kecil No SUMBER KEBUTUHAN HARGA BIAYA SATU BIAYA 20 BIAYA PEMAKAIAN SATUAN TAHUN TAHUN A Biaya Pembelian Umur Pakai a.1 Panel Surya 20 Tahun Rp. 4.000.000 - Rp. 16.000.000 B Biaya Pemakaian Penggantian Komponen b.1 Baterry kering 80Ah 2 tahun Rp. 3.600.000 - Rp. 36.000.000 b.2 Lampu Hemat Energi 4x25w 1 pcs per tahun Rp. 54.000 Rp. 216.000 Rp. 4.320.000 b.3 2 pcs Inverter 10 tahun Rp. 1.582.500 - Rp. 3.165.000 b.4 2 pcs Controller 10 tahun Rp. 1.050.000 Rp. 4.200.000 Biaya Total 20 tahun Rp. 63.685.000 Biaya rata-rata 1 tahun Rp. 3.184.250 Tabel 3. Perhitungan biaya penggunaan generator set 1,2kVA No SUMBER KEBUTUHAN HARGA BIAYA SATU BIAYA 20 BIAYA PEMAKAIAN SATUAN TAHUN TAHUN A Biaya Pembelian Umur Pakai a.1 1 unit Genset 1,2kVa 2 Tahun Rp. 1.700.000 - Rp. 17.000.000 B Biaya Pemakaian Penggantian Komponen b.1 Bensin campur 3 liter/5 jam/malam Rp. 7.500 Rp. 8.100.000 Rp. 162.000.000 b.2 Perawatan mesin 1 kali per 3 bulan Rp. 100.000 Rp. 400.000 Rp. 8.000.000 Biaya Total 20 tahun Rp. 187.000.000 Biaya rata-rata 1 tahun Rp. 9.350.000 Pada kasus dan analisis yang dilakukan diatas keberadaan PLTS skala kecil sangat memungkinkan digunakan oleh masyarakat yang jauh dari jangkauan listrik milik PT. PLN (Persero). Pengoperasiannya dianggap sangat mudah, tidak berisik dan yang utama menghemat biaya operasional dibandingkan generator set. Pada kondisi nyatanya umumnya generator set yang digunakan oleh penduduk dusun sering mengalami kerusakan setiap 2 minggu atau 3 minggu sekali bahkan hampir setiap minggunya, hal ini dikarenakan karena kualitas mesin yang digunakan tidak sesuai dengan karakteristik beban terpasang dan juga kualitas bahan bakarnya tidak sesuai dengan spesifikasi mesin, bahan bakar yang berada didaerah terpencil umumnya sudah bercampur dengan fluida oli dan sejenisnya. Efek dari tegangan yang dihasilkan oleh generator set yang pernah rusak sering menyebabkan lampu jenis apapun yang dipakai sering rusak lebih cepat dan peralatan elektronik yang digunakan juga sering rusak, hal ini disebabkan karena tegangan keluaran genset tersebut beregulasi sangat ekstrim dan tidak stabil setiap saat. KESIMPULAN Kesimpulan yang didapat adalah: 1. Kebutuhan energi listrik rumah tangga terutama untuk penerangan dapat dipenuhi sesuai jadwal pemakaian. 2. Dengan perangkat PLTS skala kecil ini warga menjadi lebih tenang karena tidak ada suara berisik dari genset, tidak susah lagi mencari bahan bakar bensin, dapat menggunakan perangkat elektronika yang direkomendasikan sesuai dengan kebutuhan. 3. Dapat menghemat biaya operasional karena jauh lebih murah dibandingkan dengan genset. 4
DAFTAR PUSTAKA 1. Kemp, William H. The Renewable Energy Handbook, A Guide to Rural Energy Independence, off-grid and suitainable living. 2005. 2. Mohan, Ned., Tore M. Undeland, William P. Robbins. Power Electronics: Converters, Applications and Design. Third Edition. USA: John Wiley & Sons, 2003. 3. Salim, Agus Dasuki. Arah Kebijakan, Program, dan Kegiatan Bidang Peningkatan Pembangunan Infrastruktur di Daerah Tertinggal. Workshop Peran PV dalam Penyediaan Energi Listrik di Indonesia. Kementrian Negara Pembangunan Daerah Tertinggal. Jakarta, 15 Juli 2008. publish:http://www.ceem.unsw.edu.au/content/userdocs/3agussalimdasukipvandkpdt.pdf 4. Strong, Steven J., William G. Scheller. The Solar Electric House, Energy for the Environmentally Responsive Energy-Independent Home. Still River, Massachusetts: Sustainability Press, 1993. 5. http://www. Solar Training Team on June 10th, 2009. 6. http://www.pembangkit listrik bebas bbm, August 24th, 2008 5