commit to user i
ANALISIS KELAYAKAN TEKNIK DAN EKONOMI PENGGUNAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA DI KAMPUS
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SKRIPSI
Oleh:
RUBEN BAYU KRISTIAWAN K2514056
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA Juli 2018
commit to user
iii
ANALISIS KELAYAKAN TEKNIK DAN EKONOMI PENGGUNAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA DI KAMPUS
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
Oleh:
RUBEN BAYU KRISTIAWAN K2514056
Skripsi
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Pendidikan pada Progam Studi Pendidikan Teknik Mesin
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA Juli 2018
commit to user
MOTTO
“ The fear of the Lord is the start of knowledge: but the foolish have no use for
wisdom and teaching.
“
( Proveb 1 : 7 )
“ When my father and my mother are turned away from me, then the Lord will be my support. “
( Psalms 27 : 10 )
The LORD is my strength and my shield; in Him my heart trusts, and i am helped;
my heart exults, and with my song i give thanks to Him.
( Psalms 28 : 7 )
I can do all things through Christ who strengthens me. (Phillipians 4 : 13)
commit to user
vii
PERSEMBAHAN
Segala Pujian dan ucapan syukur bagi Tuhan Yesus Kristus karena dengan kasih dan karuniaNya, akhirnya dapat kupersembahkan karya ini untuk:
Ayah
Terimakasih untuk setiap impian yang telah dititipkan dan pelajaran untuk berjuang sampai garis akhir.
Ibu dan adik
Terimakasih untuk setiap motivasi dan doa yang selalu diberikan. Ibu dosen Indah Widiastuti.
Terimakasih untuk motivasi dan bimbingan yang tidak hentinya. Keluarga besar Pendidikan Teknik Mesin 2014
Terimakasih atas segala hal yang telah dilalui selama masa studi, semangat dan kerjasama yang telah dipupuk bersama untuk memperjuangkan impian.
Almamaterku
Terimakasih atas kesempatan untuk dapat menimba ilmu sehingga saya dapat menyelesaikan studi dan semoga bermanfaat untuk kedepannya. Sahabatku
Terimakasih untuk doa dan dukungan seluruh sahabat yang kukasihi. Nadia Hana C.
ABSTRAK
Ruben Bayu Kristiawan. K2514056. ANALISIS KELAYAKAN TEKNIK DAN EKONOMIS PENGGUNAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA DI KAMPUS UNIVERSITAS SEBELAS MARET. Skripsi, Surakarta : Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret, Juli 2018.
Institusi pendidikan tinggi harus berkontribusi dalam mengatasi masalah permintaan energi berbasis fosil di Indonesia. Institusi pendidikan tinggi dapat berkontribusi dalam mengurangi konsumsi energi dengan menerapkan kebijakan green campus dan mengembangkan sistem energi terbarukan, termasuk menciptakan instalasi tenaga surya/photovoltaic skala menengah di kampus.
Penelitian ini menganalisis kelayakan pengembangan pembangkit listrik photovoltaic (PV) di Kampus V UNS Pabelan. Analisis techno-economic dari sistem energi surya yang diusulkan dianalisis menggunakan perangkat lunak HOMER. Parameter yang digunakan sebagai analisis kelayakan teknis adalah profil beban listrik, PV area, serta spesifikasi komponen yang digunakan. Aspek ekonomi dari rancangan proyek dianalisis berdasarkan parameter standar, yaitu metode NPC (Net Present Cost) dan IRR (Internal Rate of Return). Studi kelayakan dari pembangkit energi photovoltaic dilakukan berdasarkan umur proyek yaitu 25 tahun.
Hasil dari penelitian ini menunjukan bahwa profil kebutuhan listrik di kampus V UNS Pabelan adalah sebesar 543kWh/hari dengan beban puncak 81,62kWh. Area yang dapat dimanfaatkan sepenuhnya sebagai luas modul adalah seluas 946 . Sistem pembangkit yang paling efisien dan layak secara teknis dikembangkan di wilayah kampus V UNS Pabelan adalah sistem pembangkit listrik tenaga surya yang terhubung dengan jaringan listrik konvensional atau yang biasa disebut sistem PV-Grid dengan kapasitas 150kW. Namun, secara ekonomis saat ini sistem PV-Grid tidak lebih ekonomis dari pembelian listrik dari jaringan konvesional dengan harga listrik Rp.900,00/kWh. Sistem PV-Grid menjadi paling ekonomis pada harga listrik Rp.1.400,00/kWh. Akhirnya, hasil penelitian ini dapat digunakan sebagai preferensi oleh pemangku kepentingan dan pembuat kebijakan yang relevan dalam mengembangkan sistem energi terbarukan yang terhubung dengan jaringan konvensional di kampus.
Kata Kunci : Kelayakan teknis, kelayakan ekonomi, photovoltaic, sistem energi
commit to user
ix
ABSTRACT
Ruben Bayu Kristiawan. K2514056. TECHNICAL AND ECONOMICAL FEASIBILITY ANALYSIS OF PHOTOVOLTAIC POWER INSTALLATION IN SEBELAS MARET UNIVERSITY CAMPUSES. Thesis, Surakarta: Teacher Training and Education Faculty, Sebelas Maret University, July 2018.
Higher education institutions should contribute those address the challenge of fossil-based energy supply in Indonesia. Institutions can take position to reduce energy consumption by applying green campus policies and developing renewable energy system, including creating medium-scale solar power installations on campus.
The research presents the feasibility analysis of photovoltaic power generation plants development in Sebelas Maret University Campuses. The techno-economic analysis of the proposed solar energy system is analyzed using HOMER software. Parameters used as technical feasibility analysis are electrical load profile, PV area, and specification of components used. The economic aspects of the plant are analyzed based on standard parameters, the NPC (Net Present Cost) and IRR (Internal Rate of Return) methods. The feasibility study of photovoltaic energy generation is based on the project's age of 25 years.
The results of this study indicate that the profile of electricity needs on campus V UNS Pabelan is 543kWh / day with a peak load of 81.62kWh. The area
that can be fully utilized as a modules area is 946 . The most efficient and
technically feasible generating system developed in the campus area of V UNS Pabelan is a 150kW PV-Grid System. However, the current economical PV-Grid system is not more economical than purchasing electricity from utility grid with electric price IDR 900 / kWh. The PV-Grid system becomes the most economical at the price of electric IDR 1,400 / kWh. Finally, results of the research can be used as the preference for the relevant stakeholders and policymakers in developing the grid-connected renewable energy system in a campus.
Keywords: Technical feasibility, economical feasibility, photovoltaic, renewable
KATA PENGANTAR
Pujian dan ucapan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yesus Kristus yang telah memberikan kasih karuniaNya berupa akal budi, hikmat, ilmu pengetahuan, kesehatan dan keselamatan, sehingga karena kehendak dan perkenanaNya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Analisis
Kelayakan Teknik dan Ekonomi Penggunaan Pembangkit Listrik Tenaga Surya di Kampus Universitas Sebelas Maret.”
Skripsi ini disusun untuk memenuhi persyaratan mendapatkan gelar Sarjana pada Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Peneliti menyadari bahwa terselesaikannya skripsi ini tidak lepas dari doa, bantuan, bimbingan dan arahan berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada :
1. Prof. Dr. Joko Nurkamto, M.Pd., Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Dr. Suharno, ST., MT., Kepala Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Serta selaku Dosen Pembimbing II, yang selalu memberikan pengarahan dan bimbingan dalam penyusunan skripsi ini.
3. Dr. Indah Widiastuti, ST., M.Eng., selaku Dosen Pembimbing Akademik sekaligus Dosen Pembimbing I, yang selalu memberikan motivasi dan bimbingan tanpa henti dalam penyusunan skripsi ini.
4. Seluruh dosen Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah memberikan ilmu yang berguna bagi saya.
5. Bapak Yakobus Widodo dan Ibu Maria Sri Wahyuni, selaku orang tua yang selalu memberi doa dan menjadi motivasi untuk menyelesaikan skripsi ini.
commit to user
xi
7. Teman-teman mahasiswa PTM FKIP UNS angkatan 2014 yang selalu saling menguatkan dan saling mendukung untuk terus semangat dalam mengerjakan dan menyelesaikan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih terdapat kekurangan dan masih jauh dari sempurna dikarenakan keterbatasan peneliti. Oleh karena itu, peneliti berharap saran, kritik dan masukan yang membangun dari para pembaca sekalian demi lebih baiknya penelitian selanjutnya. Akhirnya, penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat dan memberikan tambahan wawasan dan ilmu pengetahuan bagi pembaca sekalian. Amin.
Surakarta, Juli 2018
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PERNYATAAN ... Error! Bookmark not defined. HALAMAN PERSETUJUAN ... Error! Bookmark not defined. HALAMAN PENGESAHAN ... Error! Bookmark not defined. MOTTO... iii
PERSEMBAHAN ... vii
ABSTRAK ... viii
ABSTRACT ... ix
KATA PENGANTAR ... x
DAFTAR ISI ... xii
DAFTAR TABEL ...xiv
DAFTAR GAMBAR ...xv
DAFTAR LAMPIRAN ...xvi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
A. Latar Belakang Masalah ... 1
B. Identifikasi Masalah ... 3
C. Pembatasan Masalah ... 3
D. Rumusan Masalah ... 4
E. Tujuan Penelitian ... 4
F. Manfaat Penelitian ... 5
BAB II KAJIAN PUSTAKA, KERANGKA BERPIKIR, DAN HIPOTESIS ... 6
A. Kajian Pustaka ... 6
B. Kerangka Berpikir ...15
C. Hipotesis ...16
BAB III METODE PENELITIAN ...17
commit to user
xiii
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ...31
A. Hasil Penelitian ...31
1. Profil Beban Listrik ...31
2. Photovoltaic Area ...32
3. Spesifikasi Komponen ...35
4. Hasil Simulasi HOMER ...38
B. Pembahasan ...42
1. Analisis Teknik ...43
2. Analisis Ekonomi ...44
BAB V SIMPULAN, IMPLIKASI, DAN SARAN ...46
A. Simpulan...46
B. Implikasi ...46
C. Saran ...47
DAFTAR PUSTAKA...48
DAFTAR TABEL
Tabel 4. 1 Komponen Sistem PV ... 36
Tabel 4. 2 Hasil Optimasi Sistem ... 38
Tabel 4. 3 NPC pada Sistem PV-Grid menggunakan Baterai ... 41
Tabel 4. 4 Komparasi Ekonomi ... 41
Tabel 4. 5 Hasil Optimasi Sistem dengan Harga Listrik Rp.1.400,00/kWh ... 46
commit to user
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
Gambar 2.1 Susunan sel surya ... 8
Gambar 2.2 Grid-Connected dengan jaringan konvensional ... 9
Gambar 2.3 Hybrid-Connected dengan pembangkit EBT ... 10
Gambar 2.4 Stand Alone system ... 10
Gambar 3.1 Diagram Alur Permodelan HOMER ... 23
Gambar 3.2 Input Lokasi ... 24
Gambar 3.3 Input Desain Pembangkit ... 25
Gambar 3.4 Contoh desain On-grid tanpa baterai. ... 25
Gambar 3.5 Input spesifikasi komponen (Panel) ... 26
Gambar 3.6 Input spesifikasi komponen (Baterai) ... 26
Gambar 3.7 Memilih hasil analisis yang akan di tampilkan ... 27
Gambar 3.8 Contoh hasil diagram produksi listrik bulanan ... 27
Gambar 3.9 Contoh hasil diagram Cash Flow... 28
Gambar 3.10 Contoh hasil tabel analisis sensitivitas dan optimalisasi sistem ... 28
Gambar 3.11 Diagram Alur Penelitian ... 29
Gambar 4. 1 Profil Beban Listrik Harian ... 32
Gambar 4. 2 Profil Beban Listrik Bulanan ... 32
Gambar 4. 3 Denah Kampus V UNS ... 33
Gambar 4. 4 Sudut Kemiringan Modul ... 34
Gambar 4. 5 Susunan Array. ... 34
Gambar 4. 6 Tampak Samping Pemasangan Modul ... 35
Gambar 4. 7 Pemasangan Modul Pada Gedung Atap Radius ... 35
Gambar 4. 8 Spesifikasi Baterai ... 38
Gambar 4. 9 Produksi Harian Panel Surya ... 39
Gambar 4. 10 Pembelian Listrik dari Jaringan ... 40
Gambar 4. 11 Penjualan Listrik ke Jaringan... 40
Gambar 4. 12 Produksi Energi Bulanan ... 40
Gambar 4. 13 NPC Setiap Komponen ... 42
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
Lampiran 1: HOMER Energy Licenses ... 51
Lampiran 2 Input Lokasi Penelitian... 51
Lampiran 3 Input Profil Beban Listrik ... 51
Lampiran 4 Profil Beban Listrik Kampus V UNS ... 52
Lampiran 5 Biaya Kebutuhan Listrik Kampus V Tahun 2017 ... 53
Lampiran 6 Pemilihan Jenis Modul PV ... 53
Lampiran 7 Spesifikasi Modul Trina Duomax PEG 14 ... 54
Lampiran 8 Spesifikasi Modul Trina Duomax PEG 14 ... 54
Lampiran 9 Input Spesifikasi Modul PV... 55
Lampiran 10 Pemilihan Jenis Baterai ... 55
Lampiran 11 Input Spesifikasi Baterai ... 55
Lampiran 12 Input Spesifikasi Converter / Inverter ... 56
Lampiran 13 Input Spesifikasi Jaringan Konvensional / Grid ... 56
Lampiran 14 Input Parameter Ekonomi ... 56
Lampiran 15 Input System Optimization Parameter ... 57
Lampiran 16 Daftar Biaya Komponen dan Jasa ... 57
Lampiran 17 Biaya Pemasangan PV per-Baris (1.6kW) ... 58
Lampiran 18 Output Time Series 1 ... 58
Lampiran 19 Output Time Series 2 ... 59
Lampiran 20 Output Time Series 3 ... 59
Lampiran 21 Proyeksi Pemasangan Panel Surya ... 60
Lampiran 22 Susunan Modul PV... 60
Lampiran 23 Denah Pemasangan PV di Kampus V UNS Pabelan ... 61
Lampiran 24 Kebutuhan Listrik Tahun 2017 ... 62
Lampiran 25 Report Simulasi HOMER ... 63
