KAJIAN SISTEM PENGANGKATAN AIR TENAGA SU

KAJIAN SISTEM PENGANGKATAN AIR TENAGA SURYA DI GUA PLAWAN, DESA GIRICAHYO, KECAMATAN PURWOSARI , KABUPATEN GUNUNG

KIDUL, DI YOGYAKARTA

Cecep Setiawan, Ahmad Agus Setiawan, Sihana Jurusan Teknik Fisika Universitas Gadjah Mada

INTISARI

Pengangkatan Air Tenaga Surya (PATS) Gua Plawan dibangun pada tahun 2008 untuk memenuhi kebutuhan air masyarakat di Desa Giricahyo, Kecamatan Purwosari, Kabupaten Gunungkidul DI Yogyakarta. Sistem PATS berkapasitas 12 kWp (kilowatt peak) digunakan untuk menggerakkan 10 buah pompa submersibel yang disusun dalam dua sistem pemompaan. Sistem PATS mengalami kerusakan dan tidak berfungsi sejak tahun 2010. Penelitian ini dimaksudkan untuk mengkaji sistem PATS berdasarkan data karakteristik setiap komponen. Pada penelitian ini dibatasi pada analisis terhadap komponen panel surya, pompa, kontroller dan sistem perkabelan.

Secara umum, panel surya masih dalam kondisi baik namun terdapat penurunan efisiensi. Nilai efisiensi terukur pada 15, 21 dan 22 September 2013 adalah sebesar 7,10-10,88% dari efisiensi normal sebesar 13,89%. Beberapa panel surya mengalami hot spot yang berdampak pada penurunan efisiensi yang cukup signifikan yaitu 4,52 – 5,7%. Pompa telah mengalami korosi dan scaling pada bagian mekaniknya sehingga mampu menghambat pergerakan pompa saat digunakan. Namun secara elektrik, pompa masih dalam kondisi baik. Kontroller mayoritas mengalami kerusakan pada komponen regulator. Perbaikan kontroller hanya dapat dilakukan dengan probabilitas 33,3%. Sistem perkabelan masih dalam kondisi baik walaupun terdapat peningkatan nilai hambatan.

Rekomendasi perbaikan yang dapat dilakukan adalah: mengganti panel surya yang memiliki hot spot dan memasang panel surya secara permanen dengan sudut 8o ke arah utara. Pompa harus dilakukan perbaikan pada komponen mekaniknya seperti rotor, kopling dan sambungan perpipaan. Untuk mengatasi scaling, diperlukan pembersihan pompa secara berkala. Kontroller hanya dapat diperbaiki sebayak 3 buah dan sisanya diganti. Kemudian perkabelan perlu direlokasi ke lahan dengan rendah aktifitas atau membuat jalur bawah tanah. Biaya investasi untuk perbaikan adalah Rp 127.507.000,-.

Kata kunci : PATS, panel surya, pompa, kontroller, sistem perkabelan

I. Pendahuluan I.1. Latar belakang

Air merupakan salah satu kebutuhan pokok manusia. Kementrian Pekerjaan Umum menunjukkan bahwa kebutuhan air pokok untuk masyarakat Indonesia adalah sebesar 30 liter per hari. Jika ditambah dengan kebutuhan penunjang lainnya maka menjadi 70 liter per hari [1]. Berbeda dengan masyarakat di Gunung kidul yang mayoritas

memiliki struktur tanah batuan karst. Kondisi ini menyebabkan tanah menjadi gerasang dan keberadaan air sulit di eksplorasi.

Gambar 1 Peta persebaran PATS di DI

Yogyakarta

Masyarakat Desa Giricahyo, Kecamatan Purwosari, Kabupaten Gunung Kidul merupakan salah satunya. Sampai saat ini masyarakat hanya mengandalkan air tadah hujan sebagai sarana pemenuhan kebutuhan air. Ketika musim kemarau masyarakat harus berjalan kaki ribuan meter dengan lintasan berbukit untuk mendapatkan air dan atau membeli air dari penyedia air dengan harga Rp 100.000 sampai Rp 150.000 per tangki (5.000 L). Dengan kondisi masyarakat Desa Giricahyo yang hanya bermatapencaharian petani, biaya untuk memenuhi kebutuhan air ini sangat sulit bagi mereka.

Ditengah gersangnya Desa Giricahyo terdapat satu sumber air yang besar yang berada di dalam Gua Plawan. Water Plant Community bersama dengan Universitas Gadjah Mada dan Kementrian Pekerjaan Umum pada tahun 2007 membangun sebuah sistem pengangkatan air bertenaga surya untuk memenuhi kebutuhan air masyarakat. Panel surya berkapasitas 12 kWp (Kilo Watt Peak) berhasil mengangkatkan air sebesar 50 m3 untuk memenuhi kebutuhan air masyarakat Giricahyo dan sekitarnya [2]. Namun sangat disayangkan pada tahun 2010 sistem mengalami kerusakan dan tidak berfungsi lagi sampai sekarang.

Upaya perbaikan telah dilakukan baik dari pemerintah daerah, pusat maupun

swadaya masyarakat, namun sampai masih belum memberikan dampak yang jelas terhadap sistem. Komponen-komponen SWPS (Solar Water Pumping Sistem) sudah semakin memprihatinkan karena tidak terawat dan tidak dipakai. Padahal, tingkat kerusakan akan semakin parah jika dibiarkan secara berlarut-larut tanpa adanya perawatan yang berkelanjutan. Sampai saat ini belum adaya kajian mengenai kondisi eksisting SWPS di Gua Plawan ini sehingga dalam penelitian akan dilakukan studi evaluasi sistem pengangkatan air bertanaga surya di Gua Plawan sehingga dapat memberikan gambaran kepada pemerintah, masyarakat mengenai kondisi sistem dan memberikan rekomendasi perbaikan yang dapat dilakukan dengan biaya seminimal mungkin. Analisis juga akan dilengkapi dengan efisiensi masing-masing komponen untuk mengetahui degradasi kinerja pada komponen SWPS yang telah lama tidak terpakai dan terawat.

I.2. Tujuan penelitian

Tujuan dari penelitian ini mengetahui kondisi sistem PATS malalui analisis parameter kinerja yang meliputi pada:

1. Identifikasi kinerja panel surya,

2. Identifikasi aspek penuaan dari pompa,

3. Identifikasi aspek penuaan pada sistem

kontroller dan

4. Identifikasi nilai resistensi pada sistem

perkabelan

II. Studi Pustaka

menggerakkan dua buah pompa pada dua step pemompaan. Hasil perancangan mampu mengangkat air dengan debit sebesar 0,9 l/s dan mampu memenuhi kebutuhan air sebesar 36,5 % kebutuhan penduduk [3].

Gambar 2. Skema PATS Dusung Sureng [3] Yusuf Bachtiar (2012) melakukan studi analisis dan evaluasi sistem PATS di Dusun Sejatidesa, Desa Sumberarum, Kecamatan Moyudan, Kabupaten Sleman. Sistem PATS memiliki kapasitas 3,6 kWp yang mengangkat air dari sumber mata air di Sungai kali Progo. Kerusakan PATS disebabkan oleh tidak aktifnya kontroller dan jaringan kabel yang terputus. Hasil dari penelitian ini memberikan rekomendasi perbaikan SWPS yang berupa penggantian kontroller dan jaringan perkabelan yang perlu diganti, serta penambahan satu jalur pipa untuk optimalisasi kinerja system [4].

Analisis kinerja pada Evaluasi sistem PATS juga dilakukan oleh Ilham (2013) untuk mengevaluasi sistem yang dirancang oleh Roni. Hasil yang diperoleh menunjukkan efisiensi sistem hanya 80,54 % dan kebutuhan maksimal yang dapat dipenuhi adalah 26,41 % [5].

Banyak faktor yang dapat mempengaruhi penurunan kinerja pada sistem. Salah satu penyebab penurunan kinerja adalah ketidak sesuaian pada pemilihan komponen PATS. Igib (2013) melakukan kajian kinerja pada beberapa pompa submersible bertenaga surya. Hasil dari pengujian bahwa pompa jenis

sentrifugal memiliki debit besar namun tidak efisien pada ketinggian yang tinggi. Sedangkan pompa helikal memiliki debit yang kecil namun mampu memiliki efisien yang besar pada ketinggian yang tinggi [6]. Faktor lain yang mempengaruhi pada penurunan kinerja adalah usia atau penuaan. Kurva bathtub menunjukkan kehandalan sistem terhadap waktu.

Gambar 3. Kurva Bathtub [7]

Pada kurva dibagi menjadi tiga waktu utama kehandalan sistem. Infant Mortality Period adalah probabilitas kegagalan pada awal pemakaian, useful life period sebagai waktu pemakaian sistem dan wearout period sebagai waktu akhir penuaan. Semakin lama pemakaian pada peralatan akan menurunkan kinerja sistem sampai pada kerusakan tertentu.

III. Dasar Teori III.1. Radiasi Matahari

Matahari adalah salah satu sumber energi bagi sistem tata surya. Energi yang dihasilkan matahari berasal dari reaksi fusi yang terjadi pada inti matahari. Jumlah energi total yang dihasilkan dari reaksi fusi ini dapat mencapai 4 x1026 W [8]. Energi dipancarkan ke seluruh bagian matahari yang dilakukan dengan cara radiasi.

beberapa perlakukan cahaya matahari oleh atmosfer :

a. Dihamburkan oleh partikel atmosfer, terutama pada cahaya dengan panjang gelombang yang pendek (lebih kecil dari λ-4_).

b. Dihamburkan karena aerosol, seperti debu, asap dan kabut.

c. Diserap oleh gas atmosfer seperti ozon, oksigen, uap air, dan karbondioksida.

III.2. Pembangkit Listrik Tenaga Surya III.2.1. Sel Surya

Sel surya atau sel photovoltaic merupakan satu komponen semikonduktor yang mampu membangkitkan arus listrik dari energi radiasi matahari. Karakteristik sel surya dapat didekati dengan dioda p-n Junction. Terminal anoda dipasang sebagai bagian yang lebih positif dan katoda sebagai terminal yang lebih negatif.

Gambar 4. Device pada sel surya [9]

Sinar matahari yang mengenai anoda akan meningkatkan energi elektron sehingga mampu mencapai energi gap pada semikonduktor. Dengan demikian elektron yang tereksitasi energi ini mampu melompat dari anoda ke katoda sehingga menghasilkan arus listrik.

Gambar 5. Eksitasi energi elektron dari radiasi matahari [8]

III.2.2 Karakteristik Panel Surya

Sel surya pada umumnya memiliki hambatan parasitik dan hambatan shunt yang berpengaruh terhadap efisiensi. Berikut ini adalah rangkaian equivalen dari panel surya.

Gambar 6. Rangkaian Equivalent dari Photodioda [8]

Persamaan model dioda tunggal yang digunakan untuk menggambarkan arus operasional yang dihasilkan modul PV dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:

= − − 1 − (3.1)

Dimana :

= arus yang dibangkitkan cahaya (A) = arus jenuh balik

= hambatan seri pada sel Surya = hambatan sgunt dan

= jumlah sel yang tersusun seru = efisiensi faktor ideal dioda = tegangan termal

Gambar 7. Kurva Karakteristik I-V pada Sel Surya [8]

Terdapat dua parameter utama yang menjadi output pada solar cell diantaranya adalah [8] 1. Short circuit current (Isc) adalah arus

maksimum yang mampu dihasilkan sel surya pada keadaan hubung singkat 2. Tegangan Open circuit (Voc) adalah

tegangan sel surya pada keadaan rangkaian terbuka atau ketika tidak ada arus listrik yang mengalir.

Ketika Open circuit maka arus listrik adalah nol maka tegangan dapat direpresentasikan dalam rumus sebagai berikut

= !"_# %

&+ 1 (3.2)

Pada kurva I-V terdapat titik maksimum yang dapat dihasilkan oleh panel surya. Titik ini merupakan kondisi dimana daya yang dihasilkan mencapai titik maksimum dengan I dan P yang juga penyebab maksimum. Proses penurunan fungsi pada persamaan (3.2) dengan dV juga akan memperoleh hasil maksimum yang dapat diperoleh sehingga akan menghasilkan rumus umum tegangan maksimum pada Persamaan 3.3:

()= − !"_# ln _{!" #},-_⁄ + 1 (3.3)

Dimana Vmp selalu lebih kecil dari Voc. Daya keluaran maksimum yang dapat diperoleh oleh panel surya dari iradiasi matahari maksimum (1000 W/m2) dijadikan parameter utama pada identifikasi panel surya yang biasa disebut sebagai Watt Peak (Wp).

Pada pengukuran kinerja pada panel surya, tegangan dan arus akan memberikan informasi untuk mengetahui daya yang keluar dari panel surya. Secara umum nilai daya keluaran dapat diketahui dengan menggunakan rumus sebagai berikut

/ 01 = 01 01 (3.4)

Sedangkan efisiensi panel surya, 2 , didefinisikan sebagai daya maksimal yang dapat dihasilkan panel surya pada suatu kondisi standar, 3₄ , dibandingkan dengan intensitas matahari, 3₅₆ , yang jatuh ke permukaan panel surya dalam luasan A. Secara matematis dapat dinyatakan sebagai berikut:

7 = 8,

89: ; < (3.5)

III.2.3 Hot Spot Area pada Panel Surya Hot spot area merupakan kerusakan permanen yang terjadi pada sel surya akibat adanya peningkatan suhu lokal pada panel surya [12]. Apabila dalam satu atau lebih modul surya pada sistem seri sel surya mengalami kerusakan, maka sel surya pasif dapat menyarap daya listrik yang dihasilkan oleh modul aktif sehingga akan menyebabkan penurunan efisiensi pada panel surya.

III.3. Pompa

Pompa adalah mesin atau peralatan mekanis yang digunakan untuk menaikkan cairan dari dataran rendah ke dataran tinggi atau untuk mengalirkan fluida dari daerah bertekanan rendah ke daerah yang bertekanan tinggi. Pompa juga dapat digunakan sebagai penguat laju aliran pada suatu sistem jaringan perpipaan.

yang bekerja menghisap zat cair, kemudian menekan zat cair tersebut untuk selanjutnya dikeluarkan memalui katup atau lubang keluar. Pompa rotodinamik (rotodynamic pump atau non positive displacement pump) merupakan pompa yang menggunakan impeler bersudu yang berputas dalam fluida untuk memberikan percepatan tangensial terhadap fluida secara terus menerus untuk meningkatkan energi fluida. Tujuan pompa ini adalah untuk mengubah energi mekanik menjadi energi tekanan fluida yang digunakan dalam seluruh sistem pemipaan [10].

III.4. Tinjauan Sifat Aliran Fluida

Jenis aliran dalam pipa terbagi menjadi 3 jenis yaitu laminar, transisi dan turbulen. Untuk mengetahui jenis aliran fluida dilakukan identifikasi nilai bilangan Reynold yang dapat diketahui berdasarkan persamaan di bawah ini

= =>?_@ (3.7)

Batasan untuk setiap besaran nilai bilangan Reynolds dibagi menjadi 3 [16], yaitu:

a. Re<2000, maka jenis aliran yang terjadi adalah aliran laminer

b. 2000<Re<4000, maka jenis aliran yang terjadi adalah aliran transisi

c. Re>4000, maka jenis aliran yang terjadi adalah aliran turbulen

Fluida yang mengalir dalam pipa memiliki gaya gesek yang dapat menghambat gerakan aliran. Kerugian ini dibagi menjadi dua yaitu head loss mayor dan head loss minor. Head loss mayor disebabkan oleh jaringan perpipaan sedangkan head loss minor disebabkan oleh aksesoris pipa seperti sambungan, belokan, in-let dan sebagainya.

III.4. Evaluasi Kerusakan pada Sistem Perkabelan

Kabel terbuat dari bahan konduktor yang memiliki sifat mampu menghantarkan arus listrik. Secara ideal karakteristik kabel tidak memiliki hambatan atau bernilai nol. Pada aplikasinya bahan konduktor memiliki hambatan alami yang dipegaruhi oleh beberapa faktor. Nilai hambatan pada perkabelan ini dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:

= A _< (3.6)

Dis-interkoneksi pada jaringan kabel akan mengakibatkan hambatan alamiah pada kabel meliliki nilai yang sangat besar bahkan mendekati tak berhingga sehingga arus listrik tidak dapat tersalurkan. Kasus ini dapat didekati dengan fenomena open circuit pada rangkaian listrik. Oleh karena itu, jika jaringan kabel memiliki hambatan yang besar secara tidak wajar maka dapat dipastikan kabel mengalami gangguan atau rusak. Oleh karena itu, untuk melakukan identifikasi kebal dapat dilakukan dengan melakukan perbandingan nilai hambatan kabel berdasarkan pengukuran dan hitungan secara teoritik.

IV. Hasil dan Pembahasan

V.1. Pengangkatan Air Tenaga Surya di Gua Plawan

digunakan untuk menggerakkan satu pompa LORENTZ PS 1800 HR-14H. Proses pengangkatan dilakukan dengan dua kali pemompaan. Masing-masing pemompaan dilakukan oleh 5 pompa yaitu pemompaan pertama dari sumber air (R0) menuju bak penampungan pertama (R1) dan pemompaan kedua dilakukan dari R1 menuju (R2) yang berlokasi di sebuah bukit yang lebih tinggi dengan pemukiman warga. Distribusi kemudian dilakukan dengan memanfaatkan percepatan gravitasi. Secara garis besar sistem PATS ini dapat dilihat pada skema gambar berikut ini.

Gambar 8. Skema PATS di Gua Plawan. Masing-masing solar array terdiri dari 24 buah panel surya 50 Wp dan disusun secara 3 susunan paralel dan 8 susunan seri.

IV.2. Kajian Sistem PATS di Gua Plawan Jumlah penduduk di Desa Giricahyo adalah 4.150 jiwa. Jika dianalisis berdasarkan kebutuhan dasar maka kebutuhan air di Desa Giricahyo adalah sebesar 149.400 l/hari. Ketinggian berdasarkan hasil analisis diperoleh bahwa ketinggian pengangkatan pertama adalah 103,73 m dan ketinggian pada pengangkatan ke dua adalah sebesar 135,84 m. Sehingga diketahui ketinggian total pengangkatan air adalah 239,57 m. Pompa yang digunakan adalah Lorentz PS 1800 HR-14H. Pemilihan

pompa sudah baik karena ketinggian untuk pengangkatan lebih dari 100 m. Berdasarkan analsis diperoleh debit total pada pengangkatan pertama adalah 3,6 l/s dan pada pengangkatan ke dua adalah 26,5 l/s sehingga pemenuhan kebutuhan air hanya mencapai 53.996,4 l/hari atau sekitar 36,1 % dari kebutuhan total masyarakat.

IV.3. Kajian Kinerja Panel Surya

Penelitian dilaksanakan dengan menguji 4 buah panel surya sebagai sampel. Pengambilan data dilakukan selama 3 hari yaitu pada tanggal 15, 21 dan 22 September 2013. Pengukuran dilakukan dengan selang waktu 15 menit dimulai pukul 10.30 sampai dengan 15.00. Grafik data pengukuran dapat dilihat pada Gambar 9.

Pada grafik dapat dilihat hubungan antara daya keluaran penel surya dengan daya matahari. Efisiensi panel surya pada pengukuran pertama menghasilkan grafik yang kurang memuaskan. Dari dua panel yang menjadi kajian nilai efisiensi hanya mencapai 5,77 % pada panel 2.3.6 sedangkan pada panel 1.1.7 adalah 4,11 %. Nilai efisiensi ini sangat rendah jika dibandingkan dengan nilai efisiensi spesifikasinya yang sebesar 13,89 %. Beberapa faktor yang dimungkinkan adanya error pada pengukuran diantaranya adalah perlengkapan pengukuran yang sangat terbatas. Selain dari itu, pada pengukuran ini cuaca mendung, sehingga nilai iradiasi matahari rendah dan mengakibatkan efisensi pada panel surya berkurang [11].

Gambar 9.a. Pengukuran 15 September 2013 Gambar 9.b. Pengukuran 21 September 2013

Gambar 9.c. Pengukuran 22 September 2013 Gambar 9.d. Pengaruh Efisiensi vs Iradiasi Seperti yang ditampilkan pada Gambar 9.b.

Efisiensi tertinggi diperoleh pada panel surya 2.3.6 sebesar 8,65%, kemudian diikuti oleh panel 1.1.7 sebesar 7,32% dan panel 3.2.6 sebesar 7,10%.

Pada pengukuran ke tiga dapat dilihat terjadi peningkatan nilai efisiensi pada panel surya seperti yang ditampilkan pada gambar 9.c. Kondisi ini dicapai karena terdapat peningkatan Iradiasi matahari dibandingkan dua pangukuran sebelumnya. Nilai efisiensi tertingi diperoleh pada panel 2.3.6 sebesar 10,88%, kemudian Panel 3.2.6 sebesar 10,35% dan panel 1.1.7 sebesar 8,79%. Jika diamati panel 1.1.7 selalu memiliki nilai efisiensi lebih rencah. Berdasarkan analisis, terdapat bercak yang terdistribusi pada beberapa sel surya. Kondisi ini mempengaruhi iradiasi matahari yang masuk

ke sel surya sehingga menghasilkan nilai efisiensi yang lebh kecil.

Pada Gambar 9.d diberikan grafik pengaruh nilai efisiensi terhadap iradiasi matahari. Dapat diketahui bahwa nilai efisiensi panel surya meningkat secara eksponensial terhadap peningkatan iradiasi matahari. Kondisi ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Muhammad (2011) yang mengamati peningkatan efisiensi panel surya terhadap perubahan iradiasi matahari [11].

Gambar 10 Daya Panel Surya (hot spot) Iradiasi Matahari

Pada pengukuran ini, pengaruh hot spot mampu menurunkan efisiensi panel surya secara signifikan. Terlihat pada grafik bahwa nilai dari daya penel surya lebih kecil dibandingkan dengan pengukuran daya panel yang masih normal. Nilai efisiensi panel surya dengan hot spot mencapai 4,98 %. Nilai yang sangat kecil bahkan hanya sekitar setengah kali dibandingkan nilai efisiensi pada panel surya normal.

IV.5. Kajian Karakteristik Pompa IV.5.1 Analisis Fisik Pompa

Secara umum kondisi fisik pompa dapat dilihat pada tabel berikut ini:

Tabel 1. Kondisi Pompa

Indikator Keterangan

Rotor pompa Masih bisa dipakai

Sambungan Masih bisa dipakai

Kopel kopling pompa Rusak

Karet kopling Rusak

Dinding pipa dalam Rusak

Dinding Pipa Luar Rusak

Scalling kapur Dapat mengganggu masuknya air ke

dalam pompa

Pompa mengalami banyak kerusakan pada komponen mekaniknya. Kerusakan pompa didominasi akibat korosifitas dan

scaling. Korosifitas disebabkan oleh keadaan pompa yang terpapar udara bebas dalam waktu yang lama. Padahal pompa submersible merupakan jenis pompa yang selalu harus berada di dalam air. Korosifitas pada pompa dapat mengakibatkan gangguan yang serius pada pergerakan pompa. Kondisi kopling yang rusak juga mengakibatkan torsi motor tidak dapat tersalurkan dengan baik ke rotor.

Sedangkan penyebab utama scaling adalah kandungan kapur dalam air yang tinggi. Wilayah Gunung Kidul yang berada di kawasan karst memang memiliki air dengan kandungan kapur yang cukup tinggi [12]. Lapisan kapur pada pompa mampu menghambat gerakan pompa dan pergerakan air yang masuk ke dalam pompa.

IV.5.2. Analisis Elektrikal pompa

Analisis kedua dilakukan pada bagian elektrikal pompa. Indikator yang digunakan adalah sebagai berkut:

Tabel 2. Metode uji elektrik pompa [13]

Parameter Indikator

Nilai yang diperoleh ini menunjukkan bahwa nilai hambatan motor pada terminal masih bernilai diantara 0,5-1,5 ohm. Selain itu, indikator kedua yaitu hambatan antara terminal dengan ground juga menampilkan data yang baik. Dengan demikian kondisi pompa masih dalam kondisi baik secara elektrikal. Komponen elektrik merupakan

faktor yang sangat penting dalam pompa. Kondisi ini memberikan rasa optimis bahwa pompa masih dapat digunakan. Namun diperlukan beberapa perlakuan khusus untuk memperbaiki pompa. Perbaikan dilakukan mayoritas pada bagian mekanik pompa seperti: rotor pompa, kopling rotor, dan karet kopling dan sambungan pompa ke pipa.

IV.6. Kajian Karakteristik Kontroller Kontroller berfungsi sebagai berikut : 1. Mengubah arus masukan DC dari

panel surya menjadi arus AC yang dibutuhkan oleh pompa.

2. Menjalankan fungsi kemanan komponen pompa dan baterai jika ada dengan mekanisme sensor yang diletakkan pada sumber air dan tandon. 3. Sebagai fungsi switching sistem jika

diperlukan sistem dimatikan atau dihidupkan.

Untuk menjalankan fungsi tersebut kontroller memiliki 3 komponen utama yaitu regulator, inverter, dan sensor. Regulator berfungsi sebagai pembagi tegangan untuk menyesuaikan dengan masing-masing komponen elekronik pada kontroller. Inverter berfungsi untuk merubah arus DC hasil dari panel surya mejadi arus AC yang sesuai dengan spesifikasi pompa. Sedangkan sensor berfungsi sebagai pendeteksi keadaan yang membahayakan pompa agar tidak mudah rusak. Sensor yang digunakan adalah sensor level air yang dipasang di sumber air dan tandon. Sensor diatur dalam suatu pemrograman yang disimpan dalam AT Mega yang dipasang terintegerasi dalam sistem kontroller.

Sampel kontroler yang diuji berjumlah 3 buah. Analsis diawali dengan mengamati kondisi rangkaian kontroller. Parameter yang paling utama adalah adanya hot spot atau gosong pada rangaian

elektronik. Berdasakan penugjian dapat dikatahui bahwa semua kontroller dalam kondisi rusak.

Tabel 4.6. Kondisi Kontroller

Kontroller Kondisi

Kontroller 3 Regulator terbakar

MOST FET baik

AT Mega tidak Berfungsi

Kontroller 4 Regulator masih baik

2 buah Most FET rusak

AT Mega masih baik

Kontroller 7 Rehulator terbakar

Most FET baik

AT Mega Baik

Untuk mengetahui karakteristik dan kondisi kontroller, maka kontroller diperlakukan sebagai black box. Kontroller kemudian diberikan tegangan input sesuai dengan spesifikasinya dan pengukuran dilakukan pada terminal output yaitu pompa. Berdasarkan hasil penelitian diperoleh bahwa kontroller yang diuji mengalami kerusakan. Indikasi yang perolah adalah kecilnya tegangan keluaran pada kontroller.

sangat rentan mengalami kerusakan karena penempatannya yang berdekatan dengan lokasi aktifitas manusia seperti ladang dan jalan. Masing-masing pompa dihubungkan dengan 4 kabel dengan rincian 3 buah jaringan inti 3 phase dan satu buah ground. Panjang kabel dari panel surya ke R1 adalah sebesar 153,205 m dan panjang kabel dari panel surya ke dasar gua adalah sebesar 260 m.

V.6.1. Karakteristik Kabel Berdasarkan Kajian Teoritik

Secara teoritik, hambatan kabel alamiah dapat dihitung menggunakan rumus 3.9. Dengan data karakteristik yang diperoleh maka dapat ditentukan bahwa nilai hambatan kabel adalah

= 0,0328 H. JJK_/J 153,205 J

10 JJK

= 0,502 H

Jadi, nilai hambatan alamiah pada kabel 6 sampai 10 adalah 0,502 H.

V.6.2. Karakteristik Kabel Berdasarkan Hasil Pengukuran

Berdasarkan hasil pengukuran diketahui bahwa nilai hambatan kabel telah mengalami peningkatan nilai hambatan dibandingkan dengan teoritik. Hal ini menunjukkan terdapat penurunan kinerja pada sistem perkabelan. berdasarkan hasil pengamatan lapangan terdapat beberapa lokasi kabel yang mengalami lecet sampai terkelupas. Lokasi terkelupas memiliki resiko terpaparnya logam kabel ke udara dan juga berpotensi masuknya air hujan yang menyebabkan korosi. Korosi pada kabel dapat meningkatkan nilai hambatan.

VI. Kesimpulan dan Saran VI.1. Kesimpulan

1. Secara umum, kondisi Panel surya masih dalam keadaan baik walaupun sudah mengalami penurunan efisiensi. Rata-rata efisiensi panel surya yang terukur adalah berkisar pada 10,88-7,10 % lebih kecil dibandingkan efisiensi pabrik sebesar 13,89%. Sedangkan panel surya dengan hot spot memiliki efisiensi sebesar 4,98 – 5,7 %.

2. Pompa mengalami kerusakan yang disebabkan oleh efek korosi dan scaling pada komponen mekaniknya. Namun secara elektikal kondisi pompa masih dalam kondisi baik. perbaikan dapat dilakukan dengan mengganti komponen mekanik pada pompa.

3. Kontroller mayoritas mengalami kerusakan. Kerusakan yang dominan terjadi pada regulator. Upaya perbaikan dapat dilakukan dengan probabilitas 33,3 %. Rekomendasi yang dapat dilakukan adalah mengganti kontroller. 4. Sistem perkabelan masih dalam kondisi

baik meskipun sudah terjadi peningkatan nilai hambatan dibandingkan teoritik. Sehingga sistem perkabelan masih dapat digunakan.

5. Biaya investasi yang diperlukan untuk memperbaiki sistem berdasarkan rekomendasi yang diberikan adalah Rp 127.507.000,-

VI.2. Rekomendasi

Rekomendasi yang dapat dilakukan adalah:

Melakukan perhitungan penurunan kinerja sehingga perancangan yang dilakukan dapat lebih baik dan akurat Membuat sistem pemasangan permanen pada solar array panel surya dengan sudut 8o ke arah utara

Melakukan perbaikan pada pompa terutama pada komponen mekanik pompa

Memberikan filter pada sumur untuk mencegah terjadinya scaling pada pompa atau melakukan perawatan pompa secara berkala

Melakukan perbaikan kontroller dengan metode kanibal komponen dan sisanya dilakukan penggantian kontroller dengan yang baru

Pemindahan jalur perkabelan ke lahan dengan akitifitas manusia rendah atau membuat jalur kabel di dalam tanah Memberikan pelindung berupa pipa pada jaringan kabel

Pelatihan dan pembelajaran kepada pengelola dalam mengoperasikan PATS dan perawatan

VII. Daftar Pustaka

[1] Petunjuk Teknis Pelaksanaan Pengembangan SPAM Sederhana. Dokumen Teknis, Direktorat Jenderal Cipta Karya, Jakarta, 2007.

[2] Nurwanto A, dkk. Eksploitasi Air Gua Plawan Dengan Energi Terbarukan : Sebuah Upaya Penanggulangan Bencana Kekeringan Di Desa Giricahyo, Kecamatan Purwosari, Kabupaten Gunung Kidul. Laporan penelitian. PKMK-2-6-2, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. 2006.

[3] Eka Roni A. Perancangan Sistem Pengangkatan Air Tenaga Surya di Kecamatan Tepus Kabupaten Gunung

Kidul. Skripsi, Jurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta. 2012

[4] Yusuf Bachtiar. Studi Analisis dan Evaluasi Sistem Penyediaan Air Minum Bertenaga Surya di Dusun Sejati Desa, Desa Sumberarum, Kecamatan Moyudan, Kabupaten Sleman, Daerah Istimewa Yogyakarta. Skripsi, Jurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, 2013.

[5] Ramadhan Ilham. Analisis Pemompaan Air Tenaga Surya Tahap I di Dusun Sureng, Desa Purwodadi, Kecamatan Tepus Kabupaten Gunung Kidul Yogyakarta. Skripsi, Jurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta. 2013

[6] Igib Prasetyaningsari. Optimasi Konfigurasi Komponen Penyusun dari Sistem Pemompaan Air Bertenaga Surya. Skripsi, Jurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, 2012.

[7] Scott S. Reliability and MTBF Overview. Dokumen teknis. Vicor Reability Engineering. 2008. Diakses di www.vicr.com/documents/quality/Rel_MTBF. pdf pada tanggal 12 Januari 2014.

[8] S.R. Wenham, M.A. Green, M.E. Watt, R. Corkish. Applied Photovoltaics Second Edition. ARC Centre for Advanced Silicon Photovoltaics and Photonics, London, 2007.

[9] Anonim. Semikonduktor. Dokumen teknis, Semikonduktor, 2009

[10]Fluid Piping System. Dokumen Teknis, Devki Energy Consultancy Pvt. Ltd, India, 2006

Teknologi Tahun ke-2. Hal 45-50, Universitas Wahid Hasyim, Semarang, 2011

[12]Yuni A dan Suprihanto. Pelunakan Soda Kapur Dengan Rekarbonasi untuk Menurunkan Kesadahan dan Nilai LSI Air Bribin Gunungkidul. Tesis, Megister Teknik Lingkungan, ITB, Bandung, 2009