9
PEMANFAATAN ENERGI SURYA SEBAGAI PEMBANGKIT LISTRIK PENERANGAN KAMPUS MAN IC GOWA, SULAWESI SELATAN
Mahmuddin1, Sulaiman1, Rifaldo2
1
Staf Pengajar Jurusan Mesin FT. Universitas Muslim Indonesia 2
Mahasiswa Magister Teknik Mesin Universitas Muslim Indonesia
ABSTRAK
Kegiatan PkM yang dibiayai oleh Universitas Muslim Indonesia melalui LPM UMI tahun 2018/2019. Kegiatan PkM dilaksanakan di kampus MAN IC Gowa yakni dengan memanfaatkan sistem pembangkit listrik tenaga surya, dimana energi surya/matahari sebagai sumber tenaga. Pemasangan PLTS sangat strategis pada daerah yang memiliki intensits cahaya yang tinggi seperti di kampus MAN IC yang diperkirakan intensitas cahaya pada jam 11.00-14.00 siang dapat mencapai 950 sampai 1000 Watt/m2.
Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa dengan pemasangan sistem sel surya di MAN IC dapat menerangi jalan dari gedung sekolah menuju kantin dan dari perumahan guru menuju kantin. Dengan pemasangan sel surya masing-masing unit dengan kapasitas 100 Watt dengan waktu penyalaan lampu (a) malam hari yakni 19.00 sampai 22.00 dan (b) pagi hari 03.30 sampai 05.00 cukup baik. Dengan demikian, besar daya yang tersedia mampu menerangi jalam menuju kantin selama 7 jam.
Kata kunci :Sel surya, Energi matahari.
1. PENDAHULUAN A. Analisis Situasi
Dengan besarnya potensi energi surya di Indonesia, Indonesia baru
memanfaatkan PLTS (Pembangkit
listrik tenaga surya) 5.270 MW yang mengaliri 17,246 kepala keluarga. Berdasarkan data kementrian energi dan sumber daya mineral, dari total potensi energi terbarukan yang di miliki
indonesia, perlu memaksimalkan
pemanfatan energi terbarukan, saat ini baru 1,1 % dari total potensi yang telah dimanfaatkan. (Maschun A, 2015). Matahari memancarkan energi dalam
bentuk radiasi elektromagnetik,
diperkirakan 50 % yang dapat diserap oleh bumi. (a) Tahun 2010 (b) Tahun 2025 49% 22% 24% 5% 25% 22% 30% 23%
10 (c) Tahun 2030
(d) Tahun 2050 Gambar 1.1. Sasaran Energi Mix Nasional Tahun 2050 (DEN, 2013)
Berbagai kegiatan yang dilakukan di kampus MAN-IC Gowa pada malam hari, lingkungan/situasi kampus masih ditumbuhi pohon besar dan rerumputan tinggi serta gelap pada malam hari, maka diperlukan daya listrik untuk penerangan jalan yang menghubungkan gedung-gedung di kampus MAN-IC Gowa Sul-Sel seperti Gambar 1. 2 dan Gambar 1.3.
Lokasi yang memerlukan penerangan lampu diantaranya
1. Jalan poros masuk kampus MAN-IC
tepatnya di samping portal. 2. Jalan menuju perumahan guru
3. Jalan menuju perumahan guru dan
pegawai pada malam hari gelap.
4. Depan perumahan.
5. Jalan dari asrama siswa ke dapur yang cukup jauh dan gelap pada malam hari dan di sekitarnya masih ditumbuhi pohon dan rumputan/hutan
6. Jalan dari perumahan guru dan pegawai ke rumah makan/kantin
Gambar 1.2. Lokasi yang enghubungkan ini gelap pada malam hari (lintasan pergi-pulang dari gedung sekolah ke kantin)
Keadaan sepeti ini diperlukan kerjasama dengan tim pengusul dengan pihak MAN-IC Gowa Sul-Sel sebagai kelompok mitra dalam usaha untuk memasang tiang penerangan lampu jalan pada lokasi yang tepat dengan mengingat bahwa lokasi kampus terdiri 2 (dua) zona yakni:
(a) Lokasi I: Gedung sekolah, masjid dan kantor
(b) Lokasi II: Perumahan guru dan pegawai.
(c) Lokasi (III) pada sisi masuk kampus Lokasi I berada pada jarak 300 meter dari lokasi II dan III (sisi masuk) sekitar 350 meter dari perumahan dan jarak 200 meter dari kantor dan sekolah. Untuk lokasi I dan II diperkirakan berada ±300 meter dari reservoir utama, maka itu diperlukan penerangan jalan.
Beberapa manfaat kegiatan PkM dengan mengkonversi cahaya matahari sebagai daya listrik untuk penerangan jalan kompleks MAN-IC Gowa yang 22% 23% 30% 25% 20% 24% 25% 31%
11
kemungkinan besar yang dapat
dirasakan diantaranya adalah:
1. Memberikan rasa nyaman dan aman
kepada guru, siswa dalam
melakukan aktivitas malam hari.
2. Masyarakat sekitar kampus
MAN-IC juga akan merasakan
kenyamanan dan keamanan A. Kelompok Mitra
Kelompok mitra yang dimaksud adalah Madrasah Aliyah Negeri Insan Cendekia Gowa Sulawesi Selatan-Selatan. Kampus MAN IC berada di atas gunung dan di sekitarnya adalah perkebunan milik warga serta bahkan ada kebun jagung di dalam kampus serta jauh dari pemukiman. Kondisi tersebut diperlukan penerangan jalan dengan memanfaatkan cahaya matahari. C. Data pendukung:
a. Tahun ke-I (tahun ajaran 2018/2019):
Total penghuni kompleks
sebanyak 75 orang terdiri: 18 orang (kepala madrasah dan guru), 5 pegawai, 2 (dua) orang pemina asrama, 48 siswa dan 2 orang pegawai lapangan.
b. Tahun ke-II (tahun ajaran 2019/2020):
Tahun ajaran 2019/2020
kementerian agama pusat
menetapkan jumlah peserta
didik yang dapat diterima untuk
tahun ajaran 2019/2020
sebanyak 72 siswa. Maka, total
penguni kompleks MAN-IC
Gowa sebanyak 147 orang
terdiri: 18 orang (kepala madrasah dan guru), 5 pegawai, 2 (dua) orang pemina asrama, 120 dan 2 orang pegawai lapangan.
c. Tahun ke-III (tahun ajaran 2020/2021):
Tahun ajaran 2010/2020
diprediksi jumlah peserta didik yang dapat diterima sebanyak 96 siswa. Jika asusmsi bahwa jumlah guru, pembina asrama dan pegawai lapangan tetap,
maka jumlah penghuni
kompleks MAN-IC Gowa
sebanyak 243 oarang yang
terdiri: 18 orang (kepala
madrasah dan guru), 5 pegawai, 2 (dua) orang pemina asrama, 216 siswa dan 2 orang pegawai lapangan.
d. Dan jumlah guru dan pegawai
yang dimaksud pada point (b)
dan (c) diprediksi akan
bertambah dengan
bertambahnya jumlah siswa
yang diterima dan bertambahnya volume pekerjaan.
B. Lahan/lokasi
a. Luas lahan MAN-IC Gowa Sul-Sel
berkisar 10 Ha, dengan berbagai peruntukan seperti gedung sekolah, perumahan guru dan pegawai, asrama siswa, kantor, masjid, dapur, lapangan olah raga dan taman bermain.
b. Luas lahan yang telah
dimanfaatkan untuk bagunan ±(2-3) hektar.
12
c. Perumahan guru dan pegawai
berada pada bagaian barat serta gedung sekolah, kantor dan masjid berada di bagaian timur sehingga
diperlukan penerangan lampu
untuk jalan yang menghubungkan gedung yang ada di kompleks MAN-IC.
C. Permasalahan Mitra
Dari uraian latar belakang pada bagian depan maka, rumusan masalah pada kelompok mitra sebagai berikut:
1. Guru, pegawai, pembina asrama dan siswa MAN-IC Gowa Sul-Sel bertempat tinggal asrama
(menginap) sehingga semua
aktifitas akan dilaksanakan di kampus terutama di malam hari.
2. Jumlah siswa MAN-IC Gowa
akan bertambah setiap tahun terutama pada tahun kedua dan ketiga sehingga mobilisasi akan meningkat di malam hari
3. Diperlukan penerangan jalan
untuk mendukung aktvitas
terutama pada malam hari dari
asrama siswa ke ruang
dapur/kantin
4. Diperlukan penerangan jalan
yang menghubungkan antar
gedung di kompleks MAN IC Gowa.
Gambar 1.2. Jalan perumahan guru menuju dapur umum /kantin
2. SOLUSI DAN TARGET LUARAN
A. SOLUSI YANG DITAWARKAN Hasil penelitian tentang tesis bagaimana energi surya dapat dikonversi menjadi daya listrik bahwa semitar 10 % energi matahari dyang dipancarkan yang diubah menjadi daya listrik. Oleh karena itu, hasil survei di kampus MAN IC
memungkinkan energi matahari akan
dimanfaatkan untuk penerangan jalan sebagian sudut jalan masuk kampus dan sekligus untuk mengurangi pemakaian listrik dari PLN.
Berdasarkan hal tersebut, hasil survei diperoleh data-data sebagai berikut:
1. Jalan dari SKB menuju kantin
dalam kondisi gelap dan jauh. 2. Sepanjang jalan menuju perumahan
guru dan pegawai belum ada penerangan.
3. Depan perumahan juga belum ada lampu penerangan, sehingga malam hari menjadi gelap.
13 B. Target Luaran
Pemenuhan kebutuhan penerangan jalan yangdianggap utama di kampus MAN-IC Gowa dilakukan dengan cara:
Memasang panel surya dengan daya dengan kapasitas 100 W di titik yang dianggap rawan..
a. Menjaga kenyamanan saat
melakukan akativitas pada
malam hari.
b. Sistem penerangan jalan
menggunkan PLN sehingga
terbatas.
c. Memaksimalkan fungsi dan manfaat
energi matahari dengan tingkat pengamanan yang lebih baik.
3. METODE PELAKSANAAN A. Waktu Pelaksanaan
Tahapan rencana kegiatan
pengabdian kepada masyarakat di
kampus MAN-IC Gowa Desa
Ballapunranga, kecamatan Parangloe kabupaten Gowa Sulawesi Selatan. Tim
pengusul (ketua dan anggota)
melakukan kunjungan/survei lokasi di
kampus MAN-IC Gowa untuk
mengetahui tata ruang/bangunan atau jalan untuk menentukan titk dimana lampu dipasang.
B. Partisipasi Mitra Dalam Pelaksanaan Program
Dalam pelaksanaan program penerapatan Ipteks bagi Masyarakat khusus pemanfaatan cahaya matahari dapat diubah menjadi daya listrik untuk
penerangan jalan kompleks MAN-IC Gowa dalam bentuk:
- Mitra mengikutsertakan guru dalam
kegiatan PkM.
- Saling memberi informasi dan
bekerjasama dalam pemasangan lampu jalan.
- Bersedia membantu pembiayaan
apabila dana yang dibutuhkan tidak cuku.
Untuk kesinambungan bagaimana cahaya matahari dapat diubah menjadi daya listrik untuk penerangan jalan dan
mendorong tumbuh-kembangnya
Madrasah Mandiri Energi (MME). Untuk mencapai MME, maka tim akan mengusahakan mitra secara aktif dan
terus menerus menjaga dan
memperhatikan bagaimana cahaya
matahari diubah menjadi daya listrik. C. Proses pembuatan instalasi sel
surya
1. Instalasi sel surya terdiri 2 (unit) pembangkit dengan daya yang dibangkitkan 200 Watt
2. Panel sel surya ST solar 100 wp mono
3. Pemasangan aki sebagai
penyimpan daya dengan
kapasitas aki 60 Ampere dan tegangan 13 volt.
4. Pemasangan timer digital
berfungsi untuk mengatur waktu penyalaam, yakni 18.00-22.00 (malam) dan 03.30-06.00 (pagi)
5. Power inverter untuk mengubah
arus searah dari aki menjadi arus bolak balik ke beban daya .
14
6. Kontroller surya berfungsi
untuk mengatur daya input pada
aki dan memutus suplay
daya/pengisian sel surya ke aki apabila mencapai maksimum.
Gambar 3.1 Uji coba sel surya bekerja selama 90 menit malam hari di lab (Sabtu, 9 November 2019)
D. Masalah dan solusi yang ditawarkan.
Kampus MAN-IC Gowa berada di atas bukit dan belum sepenuhnya jalan di lingkungan kampus dialiari listrik sehingga kegiatan tidak nyaman pada malam hari. Kebutuhan listrik untuk penerangan jalan menjadi penting terutama jalan yang menghubungkan gedung sekolah, ruang kanting dan perumahan guru. Solusi yang ditawarkan adalah memanfaatkan energi matahari sebagai sumber tenaga karena penyinaran matahari pada siang hari cukup baik, sehingga intensitas matahari cukup tinggi.
Gambar 3.2 Pesangan tiang sel surya searah gerak matahari
15 Gambar 3.3 Pesangan tiang lampu
Gambar 3.4.Uji instalsi sel surya dilakukan pada malam hari
Gambar 3.5 Bola lampu sedang menyala
E. Analisis
Hasil perhitungan daya output yang dapat dibangkitkan sel surya yang tersimpan pada aki penyimpan daya sebesar 720 Watt atau setara 2.592.00 Joule. Energi yang tersimpan dalam penyimpan daya akan digunakan untuk menerangi jalan yang menghubungkan asrama dengan kantin/ruang makan, maka dipasang 5 tiang balon lampu masing-masing jarak tiang 10 meter dengan daya total 55 Watt. Bila dioperasikan pada malam hari selama 4 jam yakni mulai 18.00 sampai 22.00, maka dibutuhkan energi sebesar 792.00 Joule selama 4 jam. Sedangkan pada pagi hari selama 3 jam mulai 03.00 sampai 06.00 dibutuhkan energi sebesar 594.000 Joule. Dengan demikian, dibutuhkan total energi minimal sebesar 1.386.000 Joule selama 7 jam (masih tersedia 1.206.00 Joule, hal ini masih memungkinkan ditambah balon lampu dengan 33 Watt). Pada siang hari sel
surya akan bekerja dan
16 penyimpan daya yang diterima dari cahaya matahari maksimal 720 Watt dan dikontrol dengan alat kontrol daya
sel surya (Bila mencapai daya
maksimum, maka alat tersebut akan memutus sistem pengisian daya ke aki/penyimpan daya).
4. KESIMPULAN DAN SARAN 4.1. Kesimpulan.
Daya listrik yang akan
dibangkitkan dengan dua buah sel surya sebesar 200 Watt dan akan menyala menggunakan balon lampu sebanyak 8 buah dengan jarak masing-masing lampu 10 meter.
4.2. Saran.
Diharapkan kegiatan PkM ini
dilaksanakan secara berkelanjutan,
sehingga semua jalan dialiri listrik dengan solar sel, serta kepada pihak MAN IC senantiasa menjaga dan merawat sel surya terutama gangguan binatang ternak dan menghilangkan debu pada sisi atas sel surya.
DAFTAR PUSTAKA
Maschun A., 2015,“ Roadmap
Pembangunan Energi Baru
Terbarukan Untuk Ketahanan
Energi” Keterangan media, dana mitra lingkungan.
Bahaidarah, H., Subhan, A.,
Gandhidasan, P., and Rehman S., (2013). “Performance evaluation of a PV (photovoltaic) module by back surface water cooling for hot
climatic conditions”, Journal
Elsevier.
Diputra W., 2008, "Simulator
Algoritma Pendeteksi Kerusakan Modul Surya pada Rangkaian Modul Surya".
Faslucky A., Farid Samsu Hananto, 2012, "Optimalisasi tegangan
keluaran dari solar cell
menggunakan lensa pemfokus
cahaya matahari." Jurnal neutrino, Vol.4, No.2
Halme J., 2002, “Dye-sensitized
nanostructured and organic
photovoltaic cells” Technical
review and preliminary tests, Book. Halik A., 2015, “Uji prestasi sel
fotovoltaik berpendingin air untuk
sistem hibrid kolektor surya
pemanas air.”
Hasbi., 2014, “Analisis Peningkatan Efisiensi Sel Fotovoltaik Dengan Penggunaan Aliran Air Pendingin Pada Bagian Bawah Panel”. Himran S., 2005, "Energi Surya"
Universitas Hasanuddin, Makassar, Book.
Moharram KA, M.S. Abd-Elhady, H.A.
Kandil, H. El-Sherif, 2013,
“Enhancing the performance of
photovoltaic panels by water
cooling” Ain shams engineering
journal (ASEZ).
Zulnisyah Putra Wijaya, Ibnu Kahfi Bachtiar, 2016, ”Perancangan Set Up Karakterisasi Panel Surya”.
Satwiko Sidopekso, 2011” Studi
karakteristik arus-tegangan (kurva I-V) pada sel tunggal polikristal
17 Jurnal Ilmiah Elite Elektro, Vol. 2, No. 2, 79-82.
National Instruments,10 Mei 2012,
Photovoltaic I-V cell
characterization theory and
labview analysis code.
M. Petkov, d. Markova, St. Platikanov,
2011 “Modelling of electrical
characteristics of Photovoltaic
power supply sources”,
contemporary materials (renewable energy sources), II - 2
Hosseini R, Hosseini N dan Khorasani
zadeh., 2011 “An experimental
study of combining a photovoltaic system with a heating system” world renewable energy congress,
Amir kabir University of
Technology, Tehran, Iran and University of Kashan, Kashan, Iran
