Analisa Model Pembangkit Listrik Tenaga Hibrid Untuk
Keberlangsungan Pengering Ikan Teri Nelayan Aceh Besar
Teuku Multazam1*, Teuku Zulfadli 2 1,2
Fakultas Teknik, Universitas Iskandar Muda – Banda Aceh *Koresponden email: teuku.multazam@gmail.com
Diterima: 17 September 2020 Disetujui: 12 Oktober 2020
Abstract
Anchovies are a group of pelagic fish that inhabit coastal waters and have a very wide distribution. In Indonesia, this species of fish are also preserved through the drying process. The humidity of the drying room must meet the humidity requirements required for drying of 55 - 60%. The natural drying process takes 8 hours of drying time per day for 3 days in areas with high sunshine intensity. Drying work must be accompanied by turning 2-3 times every day. The fish drying technology that has been completed is capable of drying fish for one hour with a capacity of 15 kilograms, and requires a supply of electricity of 3065.5 watts from the state electricity company. The high consumption of electric power required will affect the value of the production costs required so that it is necessary for this analysis to obtain an initial model of the location, type, number of turbines - solar panels, and batteries used to operate the fish dryer. The estimation result of the average daily electric power generated from wind speed is 389,53 watts hour (Wh) and solar energy is 5,79 watt hour. The total potential of electric power generated on period August - September 2020 is 2,31 kilo-watt hour (kWh).
Keywords: Aceh Besar, fish dryer, wind turbines, solar panel, model Abstrak
Ikan teri merupakan salah satu kelompok ikan pelagis yang menghuni perairan pesisir serta memiliki sebaran yang sangat luas. Di Indonesia, ikan jenis ini juga banyak diawetkan melalui proses pengeringan. Kelembaban udara ruang pengering harus memenuhi syarat kelembaban udara yang diperlukan untuk pengeringan sebesar 55 – 60%. Proses pengeringan dengan cara alami membutuhkan waktu penjemuran delapan jam per hari selama 3 hari di daerah dengan intensitas sinar matahari tinggi. Pekerjaan penjemuran harus disertai pembalikkan 2-3 kali setiap hari. Teknologi alat pengering ikan yang telah didesain mampu mengeringkan ikan selama satu jam dengan kapasitas sebanyak 15 kilogram, dan membutuhkan pasokan listrik sebesar 3,06 Kilo Watt (kW) yang bersumber dari perusahaan listrik negara. Tingginya konsumsi daya listrik yang diperlukan akan berpengaruh pada besarnya nilai biaya produksi yang dibutuhkan sehingga diperlukan untuk analisa ini untuk mendapatkan model awal tentang lokasi, jenis, jumlah dari penggunaan turbin - panel surya, dan baterai yang diperlukan untuk mengoperasikan alat pengering ikan. Hasil estimasi rata-rata energi listrik harian yang dihasilkan dari kecepatan angin adalah adalah 389,53 watt hour dan intensitas radiasi matahari 5,79 watt hour (Wh). Total potensi daya listrik yang dihasilkan periode Agustus – September 2020 adalah 2,031 kWh.
Kata Kunci: Aceh Besar, hibrid, pengering, model, panel surya, turbin angin 1. Pendahuluan
Ikan teri merupakan salah satu kelompok ikan pelagis yang menghuni perairan pesisir serta memiliki sebaran yang sangat luas. Di Indonesia, ikan jenis ini juga banyak diawetkan melalui proses pengeringan. Pengeringan merupakan proses penurunan kadar air bahan sampai mencapai kadar air tertentu sehingga dapat memperlambat laju kerusakan produk akibat aktivitas biologi dan kimia. Kelembaban udara ruang pengering harus memenuhi syarat kelembaban udara yang diperlukan untuk pengeringan sebesar 55 – 60% [1-2].
Proses pengeringan dengan cara alami membutuhkan waktu penjemuran 8 jam per hari selama 3 hari di daerah dengan intensitas sinar matahari tinggi. Pekerjaan penjemuran harus disertai pembalikan 2-3 kali setiap hari [3-5]. Teknologi alat pengering ikan yang telah didesain mampu mengeringi ikan selama satu jam dengan kapasitas sebanyak 15 kilogram, dan membutuhkan pasokan listrik sebesar 3065, 5 watt yang
bersumber dari perusahaan listrik negara [6]. Tingginya konsumsi daya listrik yang diperlukan akan berpengaruh pada besarnya nilai biaya produksi yang dibutuhkan [5].
Provinsi Aceh yang memiliki iklim tropis menjadi sebuah peluang besar untuk menekan tingginya biaya produksi tersebut melalui upaya mewujudkan banyak pembangkit listrik yang bersumber dari tenaga surya dan tenaga angin [7]. Keuntungan penggunaan listrik tenaga hibrid mampu mengurangi pemakaian biaya produksi saat dioperasikan dan kemampuan mereduksi emisi gas GHG serta tidak terdapat dampak kebisingan dan pencemaran maka pembangkit ini ramah lingkungan [8-11]. Karena itu diperlukan suatu analisa model Pembangkit Listrik Tenaga Hibrid (Matahari- Angin) yang optimal untuk keberlangsungan pengering ikan teri nelayan kecil [12-18] di Kabupaten Aceh Besar.
Analisa ini untuk mendapatkan model awal tentang lokasi, jenis, jumlah dari penggunaan turbin - panel surya, dan baterai yang diperlukan untuk mengoperasikan alat pengering ikan. Studi potensi pembangkit listrik tenaga hibrid (matahari - angin) menjadi tahapan awal yang akan dilakukan. Hasil estimasi rata-rata potensi energi listrik bersumber dari tenaga angin dan radiasi matahari periode Agustus – September 2020 adalah 2, 031 kWh.
2. Metode Penelitian
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan selama satu bulan yaitu periode Agustus – September 2020 di Lambaro Nijid, Peukan Bada, Kabupaten Aceh Besar. Pengambilan data dilakukan melalui pengukuran dengan menggunakan anemometer yang difungsikan untuk kecepatan angin dan solar power meter untuk mengukur intensitas radiasi matahari. Metode penelitian yang direncanakan meliputi lima tahapan yaitu, pengumpulan data, proyeksi kebutuhan energi listrik, estimasi potensi energi listrik, optimalisasi pembangkit listrik tenaga Hibrid seperti ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Flowchart penelitian a. Pengumpulan Data
Pengumpulan data bertujuan untuk mendapatkan data kecepatan angin, suhu, dan intensitas cahaya matahari melalui pengukuran di lokasi Peukan Bada, Aceh Besar. Data ini selanjutnya digunakan sebagai acuan untuk menghitung potensi energi listrik yang bisa dibangkitkan.
b. Proyeksi Kebutuhan Energi Listrik
Proyeksi kebutuhan beban listrik ditentukan berdasarkan kebutuhan energi listirk untuk mengoperasikan alat pengering ikan teri dengan menggunakan sumber listrik dari PLN. Pengoperasian mesin berdimensi bangunan panjang 140 cm, lebar 57 cm dan tinggi 130 cm dengan jumlah rak total yang dapat diisi di dalamnya sebanyak 12 rak dengan kapasitas ikan sebanyak 12 kilogram maka energi listrik yang dibutuhkan untuk mengoperasikan alat tersebut yaitu sebesar 3065 kilo Watt (kW) .
c. Estimasi Potensi Energi Listrik Matahari – Angin
Estimasi ini bertujuan untuk mendapatkan jumlah potensi energi listrik bersumber dari matahari dan angin yang bisa dibangkitkan. Potensi ini nanti akan dijadikan sebagai acuan untuk melakukan analisa model PLTH yang optimal sebagai penyuplai daya untuk operasi alat pengering ikan teri. Potensi ini dihasilkan dari hasil perhitungan setelah diperoleh nilai kecepatan angin dan intesitas cahaya matahari pada lokasi object penelitian.
d. Optimalisasi Model Pembangkit Listrik Tenaga Hibrid
Model ini dilihat berdasarkan konfigurasi dan letak pembangkit listrik tenaga hibrid yang mampu menghasilkan daya listrik yang paling optimal. Tujuannya yaitu untuk mendapatkan suatu lokasi pembangkit listrik yang optimal sehingga mampu menyuplai daya ke mesin pengering ikan teri secara kontinyu serta
dihasilkan dari penelitian ini nantinya diharapakan mampu mendapatkan jumlah kebutuhan perangkat dari pembangkit listrik tenaga hibrid seperti jenis dan jumlah turbin angin, panel surya dan baterai yang diperlukan.
3. Hasil dan Pembahasan
Profil Kecepatan Angin Mingguan
Karakteristik kecepatan angin di Desa Lambaro Nijid sangat fluktuatif setiap waktu. Gambar 2 menunjukkan karakteristik kecepatan angin rata-rata mingguan.
Gambar 2. Karakteristik kecepatan angin rata-rata mingguan
Berdasarkan Gambar 3 menunjukkan bahwa kecepatan angin rata-rata periode harian sangat fluktuatif, kecepatan tertinggi terdapat pada minggu pertama Agustus 2020 dengan kecepatan rerata angin adalah 4.65 m/s, dan paling rendah terdapat pada minggu keempat yaitu 3,04 m/s, sedangkan untuk minggu kedua dan ketiga kecepatan angin rerta adalah 3,72 m/s dan 3,52 m/s.
Gambar 3. Pengambilan data kecepatan angin
4,65 3,72 3,57 3,04 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 1 2 3 4 K ec epa ta n A n gi n ( m /s ) Minggu
Profil Kecepatan Angin Harian
Profil kecepatan angin yang ditampilkan yaitu rerata harian pada periode Agustus–September 2020. Gambar 4, profil kecepatan angin periode Agustus - September 2020.
Gambar 4. Profil kecepatan angin periode Agustus - September 2020
Berdasarkan Gambar 4 menunjukkan kecepatan angin rerata harian sangat fluktuatif, kecepatan tertinggi terdapat pada 4 Agustus 2020, paling rendah terdapat pada bulan 2 September 2020. Nilai kecepatan tertinggi yaitu 7,608 m/s, dan terenda adalah 0.98 m/s. Disamping itu, frekuensi kecepatan angin berkisar 2 m/s hingga 4 m/s sebanyak 12 kali, sedangkan untuk kecepatan angin dengan frekuensi di atas 5 m/s hingga 7.6 m/s adalah 6 kali.
Intensitas Cahaya Matahari
Intensitas radiasi cahaya matahari diperoleh dari hasil pengukuran dan perhitungan periode bulan Agustus - September 2020. Data pengukuran kemudian dirata-ratakan selama satu bulan dari pukul 07:00 sampai 17:00. Tabel 1 menujukkan data intensitas radiasi matahari.
Tabel 1. Intensitas radiasi matahari
No Pukul (t)
Radiasi Cahaya Matahari (Watt/Meter2)
1. 7:00 130, 08 2. 8:00 157, 85 3. 9:00 357, 09 4. 10:00 688, 20 5. 11:00 870, 63 6. 12:00 902, 51 7. 13:00 850, 98 8. 14:00 731, 70 9. 15:00 540, 64 10. 16:00 409. 00 11. 17:00 153, 67 7,60 5,39 3,88 3,78 2,11 5,04 4,51 4,86 4,38 2,79 2,13 4,48 4,56 4,22 3,44 4,38 5,12 3,46 3,68 4,30 2,03 1,99 5,47 5,23 2,22 3,03 1,03 3,66 2,74 0,92 0 1 2 3 4 5 6 7 8 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1 2 K ec epa ta n a n gi n ( m /s ) Agustus - September 2020
Hasil pengukuran menujukkan intensitas radiasi matahari dari jam 07.00 terus mengalami peningkatan sampai jam 12.00, selanjutnya radiasi matahari mengalami penurunan hingga pukul 17.00 WIB. Penyebab utama yaitu sudut datang matahari; jika sudut datang kecil maka intensitas radiasi matahari yang diserap akan besar karena sinar matahari berada pada posisi tegak lurus terhadap permukaan horizontal. Sedangkan untuk perbedaan intensitas radiasi matahari antara pagi dan sore karena perbedaan waktu matahari yang berbeda, yang akan mempengaruhi sudut jam matahari pada waktu pagi dan sore hari. Berdasarkan hasil perhitungan rata-rata intensitas cahaya matahari selama bulan September diperoleh nilai maksimum intensitas matahari pada pukul 12.00 yaitu 953,15 watt/m2 dan nilai minimum pada pukul 07.00 yaitu 143,98 watt/m2.
Estimasi Potensi Energi Listrik
Hasil perhitungan kecepatan angin selanjutnya digunakan untuk menghitung potensi produksi energi listrik dengan spesifikasi sistem konversi energi angin yaitu jari-jari baling-baling sebesar 0,8 meter, area sapuan sebesar 2,0096 meter2, ketinggian 8 meter dan menggunakan generator permanent magnet syncrounous generator (PMSG) dengan nilai cut in sebesar 3 ms-1 dan nilai cut off nya adalah 24 ms-1. Tabel 1, menunjukkan kecepatan angin dan potensi daya listrik periode Agustus - September 2020.
Tabel 1. Kecepatan angin dan potensi daya listrik periode Agustus - September 2020
Tanggal (Agustus – September) Kecepatan Angin (m/s) Daya Listrik Turbin Angin (W) Tanggal (Agustus – September) Kecepatan Angin (m/s) Daya Listrik Turbin Angin (W) 4 7,60 389,53 19 4,38 74,45 5 5,39 138,43 20 5,12 118,89 6 3,88 51,80 21 3,46 36,72 7 3,78 47,77 22 3,68 44,24 8 2,11 8,31 23 4,30 70,51 9 5,04 113,45 24 2,03 7,42 10 4,51 81,41 25 1,99 7,00 11 4,86 101,85 26 5,47 145,24 12 4,38 74,38 27 5,23 126,76 13 2,79 19,22 28 2,22 9,70 14 2,13 8,57 29 3,03 24,71 15 4,48 79,84 30 1,03 0,98 16 4,56 84,05 31 3,66 43,63 17 4,22 66,78 1 2,74 18,29 18 3,44 36,18 2 0,92 0,70
Sumber: Hasil penelitian
Berdasarkan Tabel 1 terlihat bahwa estimasi rata-rata daya listrik harian yang dihasilkan dari kecepatan angin dengan nilai maksimal adalah 389,53 watt terdapat pada 4 Agustus 2020, sedangkan daya minimal adalah 0,70 watt yaitu terdapat pada 2 September 2020. Total potensi daya listrik yang dihasilkan periode Agustus – September adalah 2.031 watt. Sementara untuk estimasi potensi daya listrik bersumber dari radiasi matahari belum dilakukan perhitungan karena data yang digunakan belum selesai dilakukan pengolahan.
Hasil estimasi selanjutnya digunakan untuk penentuan jumlah penggunaan turbin angin, panel surya untuk mengoperasikan alat pengering ikan selama delapan jam dalam sehari dengan jumlah energi listrik yang dibutuhkan sebesar 24,52 kWh/hari. Berdasarkan kebutuhan energi yang diperlukan maka jumlah penggunaan turbin angin yang optimal digunakan yaitu sebanyak enam unit turbin dengan kapasitas daya adalah 600 watt setiap turbin, dan tujuh unit panel surya dengan kapasitas maksimal 200 watt peak (WP) dan menggunakan baterai 100 AH sebanyak empat unit.
Estimasi penggunaan perangkat tersebut sesuai dengan potensi energi angin – matahari (hibrid) yang
tersedia di Lambaro Nijid untuk menyuplai kebutuhan listrik pada alat pengering ikan teri dengan kapasitas
.
Gambar 5. Pengukuran kecepatan angin menggunakan anemometer
4. Kesimpulan
Potensi total energi listrik yang dihasilkan periode Agustus – September adalah 2,03 kWh. Potensi rata-rata daya listrik harian yang dihasilkan dari kecepatan angin tertinggi yaitu 389,53 watt dan terendah 0,70 watt. Sedangkan untuk potensi energi listrik bersumber dari radiasi cahaya matahari yaitu 5,79 watt hour (WH). Potensi energi listrik yang bersumber dari angin - matahari (hibrid) mampu menyuplai kebutuhan listrik untuk alat pengering ikan teri
5. Daftar Pustaka
[1] Elieser Imbir, “Studi Pengeringan Ikan Layang Asin Dengan Penggunaan Alat Pengering Surya,” Jurnal Media Teknologi Hasil Perikanan, 2015.
[2] M.K. Ohoiwutun, “Peningkatan Kualitas Ikan Teri Kering di Desa Sathean, Kecamatan Kei Kecil, Kabupaten Maluku Tenggara,” Jurnal Ilmiah Pengabdian kepada Masyarakat, 2017.
[3] Sukarmanto Abdjul, “Rancang Bangun Alat Pengering Ikan Asin Efek Rumah Kaca Berbentuk Prisma Segi Empat Dengan Variasi Batu Sebagai Penyimpan Panas,” Jurnal Teknologi Pertanian Gorontalo, 2016.
[4] Hudaya, “Dasar-dasar Pengawetan Jilid II Departemen Pendidikan dan Kebudayaan,” Direktorat Menengah Kejuruan, Jakarta, 2007.
[5] Zakaria, 2018, Observasi dan Wawancara
[6]. M.D. Pinem, “Rancang Bangun Alat Pengering Ikan Teri Kapasitas 12 Kg/Jam,” Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan, 2004.
[7] Razali Thaib, “Perencanaan Sistem Pembangkit Listrik Hibrid (Energi Angin - Surya) Untuk Unit Pengolahan Ikan Skala Kecil”, Unsyiah, 2013.
[8] E. Timotius, A. Duka, “Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Surya Hybrid Pada Area Parkir Gedung Dinas Cipta Karya, Dinas Bina Marga Dan Pengairan Kabupaten Badung,” Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Udayana, 2018.
[9] Rangga Ariantol, “Pemanfaatan Teknologi Pembangkit Listrik Hybrid Pada Peternakan Ayam Desa Sukonolo Kabupaten Malang,” Teknik Energi Listrik, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Nasional Malang, 2017.
[10] R. A. Campos, The complementary nature between wind and photovoltaic generation in Brazil and the role of energy storage in utility-scale hybrid power plants, Energy Conversion and Management, Volume 221, 2020.
[11] A. Wasonga, “Solar-wind hybrid energy system for new engineering complex-Technical University of Mombasa,” International Journal of Energy and Power Engineering (IJEPE): 73-80, 2017.
[12] Eko, Rachman, “Uji Kinerja Alat Pengering Type Efek Rumah Kaca dan Tungku Biomassa sebagai Sistem Pemanas Tambahan untuk Proses Pengeringan,” Skripsi, Jurusan Teknik Pertanian, IPB, Bogor, 2003.
[13] Usman, “Planing of Hybrid Power Plant In Maginti Island Using Homer Software,” Laporan Penelitian, Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin, 2014.
[14] Septian Dhimas Prasetyo, “Rancang Bangun Pembangkit Hybrid Tenaga Angin Dan Sel Surya Untuk Penerangan Jalan Raya,” Skripsi, Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah, 2015.
[15] F. Miharja,“Perencanaan dan Manajemen Pembangkit Listrik Tenaga Hybrid (Angin/Surya/Fuel Cell) Pulau sumba menggunakan Software Homer,” Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh November, 2015.
[16] L. Kamelia, “Analisis Perencanaan Secara Ekonomi Pembangkit Listrik Tenaga Hibrid Terbarukan (Studi Kasus: Kabupaten Gunung Kidul Yogyakarta),” TELKA, UIN Sunan Gunung Djati Bandung, 2017.
[17] F. Hidayat, “Analisis Ekonomi Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) di Departemen Teknik Elektro Universitas Diponegoro, TRANSIENT, Departemen Teknik Elektro, Universitas Diponegoro, Semarang, 2018.
[18] I. Amin, “The Study of Renewable Energy Potential in Eastern Of Indonesia Based On Retscreen International Analysis,” Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin, 2016.
